SIFAT FISIKO-KIMIAWI DAN KOMPONEN PENYUSUN MINYAK LIMBAH PADAT INDUSTRI KIMIA JAMU HERBAL
1
Fentyarta Juli Chrisnani, 2Hartati Soetjipto, 2Sri Hartini 1
Mahasiswa Program Studi Kimia Fakultas Sains dan Matematika 2
Dosen Program Studi Kimia Fakultas Sains dan Matematika Universitas Kristen Satya Wacana
Jl. Diponegoro 52-60, Jawa Tengah 50711, Telp: (0298)321212 fentyartajulich@gmail.com
Abstrak
Banyaknya limbah padat jamu yang belum termanfaatkan sering menjadi masalah bagi lingkungan. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan sifat fisiko-kimiawi dan komponen penyusun minyak limbah padat industri jamu herbal. Penentuan sifat fisiko-kimiawi minyak limbah padat jamu ditentukan berdasarkan SNI 01-3555-1998. Hasil penelitian menunjukkan sifat fisiko-kimiawi minyak yang dihasilkan mempunyai: bilangan asam 56,4494 mg KOH/g lemak; asam lemak bebas 25,8017%; derajat asam 100,6228 ml NaOH/g lemak; bilangan penyabunan 77,0299 mg KOH/g lemak dan bilangan iodin sebesar 1,9261 gI2/100 g lemak. Sedangkan hasil identifikasi komponen penyusun minyak menggunakan Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GC-MS) menunjukkan bahwa minyak nabati limbah padat industri jamu mengandung asam oleat, asam miristat, asam palmitat, 4,4-dimetoksibenzoin dan oktadekan.
Kata kunci : limbah padat jamu, fisiko-kimia, komponen penyusun
PENDAHULUAN
Menurut Direktorat Jendral Bina Kefarmasian dan Alat Kesehatan, pasar obat
herbal meningkat mencapai 13 triliun atau sekitar 2% dari total pasar obat herbal di
dunia (Anonim, 2013). Salah satu pabrik yang memproduksi obat herbal (jamu) di Jawa
Tengah, menghasilkan limbah padat yang terdiri dari ampas rempah-rempah jumlahnya
mencapai 17.000kg/hari (Amir dan Lestari, 2013). Limbah padat jamu merupakan salah
satu limbah padat yang dihasilkan dari proses penggilingan simplisia maupun
penyaringan serbuk jamu (Aula, 2015). Sampai saat ini limbah padat jamu hanya
sebagian dimanfaatkan oleh para petani terutama petani binaan serta petani disekitar
lingkungan pabrik untuk bahan bakar (Amir dan Lestari, 2013).
Dampak negatif limbah tidak hanya berdampak bagi manusia saja, namun juga
berdampak bagi kehidupan makhluk hidup lain dan lingkungan sekitar. Adanya limbah
padat jamu di dalam lingkungan hidup dapat menimbulkan pencemaran seperti
kerusakan permukaan tanah dan timbulnya gas beracun seperti H2S, NH3, CH4 dan CO2
yang dihasilkan dari pembusukan limbah padat yang ditimbun. Selain itu, limbah padat
jamu juga menimbulkan penurunan kualitas udara yang mengakibatkan mabuk dan
pusing. Limbah padat yang dibuang dalam perairan juga menyebabkan air menjadi
keruh dan mengubah pH air (Arief, 2012). Apabila air tercemar limbah yang
mengandung logam berat digunakan oleh manusia dapat menyebabkan gangguan
infeksi pada kulit, sedangkan bila dikonsumsi maka dapat menimbulkan gangguan yang
mengarah pada kerusakan ginjal (Anonim, 2012).
Beberapa negara di Eropa seperti Luksemburg, Belanda, Jerman, Prancis,
Denmark dan Swedia mengandalkan insinerasi sebagai pengolahan limbah padat untuk
menghasilkan 4,8% energi listrik dan 13,7% panas yang dikonsumsi negara tersebut
pada tahun 2015 (Arief, 2012).
Ekstrasi limbah jamu pada kondisi terbaik menghasilkan rendemen oleoresin
jahe yang tinggi dan bermutu baik diperoleh pada kombinasi perlakuan jenis pelarut
etanol, waktu 5,5 jam dan suhu 40°C dengan konsentrasi oleoresin 12,2% (Amir dan
Lestari, 2013). Regina (2015) melaporkan bahwa hasil rendemen minyak atsiri limbah
padat jamu dengan 3 jenis metoda distilasi menunjukkan rendemen minyak atsiri yang
sangat kecil, yaitu berkisar antara 0,0763±0,0033% sampai 0,1586±0,0050% tetapi
re-ekstraksi minyak limbah padat jamu dengan menggunakan metode maserasi.
Pengembangan penelitian-penelitan di atas membutuhkan penelitian lebih lanjut
mengenai karakteristik minyak limbah padat jamu baik secara fisiko-kimia maupun
identifikasi komponen senyawa penyusunnya secara Gas Chromatography – Mass
Spectrometry (GC-MS).
Penelitian ini bertujuan untuk menentukan karakteristik minyak nabati hasil
ekstraksi secara fisiko-kimia dengan acuan SNI 01-3555-1998 dan identifikasi
komponen kimia penyusun minyak limbah padat jamu menggunakan GC-MS.
METODE PENELITIAN Bahan dan Metode Bahan dan Alat
Sampel berupa hasil ekstraksi limbah padat jamu dari salah satu pabrik jamu di
Jawa Tengah. Bahan kimia yang digunakan yaitu akuades, cling wrap, aluminium foil,
indikator jingga metil, kanji, kertas saring, H3PO4, n-heksana, CH2Cl2, C2H5OH, H2SO4,
NaOH, HCl, KOH, Na2S2O3, KI, I2, K2Cr2O7, Na2B4O7·10H2O, indikator
Phenolpthalein (PP), indikator Metil Merah (MM) dan indikator Metil Orange (MO)
(semua reagen yang digunakan pro analysis, Merck).
Alat-alat yang digunakan antara lain rotary evaporator Buchi R-114, neraca
semi mikro O’haus, neraca digital O’haus, drying cabinet, waterbath, magnetic stirrer,
hot plate stirrer, Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GC-MS) QP2010 SE,
Metoda
Analisis Fisiko-Kimiawi Minyak Limbah Padat Jamu
Penentuan aroma dan warna ditentukan dengan pemaparan secara deskriptif,
bilangan asam (SNI 01-3555-1998), asam lemak bebas (SNI 01-3555-1998), derajat
asam (SNI 01-3555-1998), bilangan penyabunan (SNI 01-3555-1998) dan bilangan
iodin.
Bilangan Asam, Asam Lemak Bebas dan Derajat Asam (SNI 01-3555-1998)
Sampel minyak sebanyak 2 g dimasukkan ke dalam erlenmeyer 250 ml, lalu
ditambahkan 50 ml etanol netral 95% dan indikator PP sebanyak 3-5 tetes. Sampel
kemudian dititrasi dengan larutan standar KOH 0,1 N hingga warna berubah menjadi
merah muda tetap (tidak berubah selama 15 detik). Bilangan asam ditentukan dengan
rumus:
bilangan asam =
asam lemak bebas =
derajat asam =
Keterangan :
V = volume KOH yang diperlukan dalam penitaran dalam (ml) T = normalitas KOH
m = bobot contoh, dalam gram M = bobot molekul asam lemak
Bilangan Penyabunan (SNI 01-3555-1998)
Sebanyak 2 g sampel ditimbang dengan ketelitian 0,0001 g, dan dimasukkan ke
dalam labu erlenmeyer 250 ml, kemudian 25 ml KOH alkohol 0,5N ditambahkan
dengan menggunakan pipet. Erlenmeyer dihubungkan dengan pendingin tegak dan
dididihkan di atas pemanas listrik selama 1 jam. Sebanyak 0,5-1 ml indikator PP
sampai warna indikator berubah menjadi tidak berwarna. Bilangan penyabunan
dihitung dengan rumus :
Bilangan penyabunan = Keterangan :
T = Normalitas HCl 0,5N
Vo = Volume HCl 0,1 N yang diperlukan pada penitaran blanko (ml)
V1 = Volume HCl 0,1 N yang diperlukan pada penitaran contoh (ml) m = bobot contoh (gram)
Bilangan Iodium
Sampel minyak ditimbang sebanyak 5 g, lalu dimasukkan dalam erlenmeyer 250 ml,
kemudian ditambahkan larutan Iod 5 ml, diklormetan 15 ml, H2O 20 ml dan
indikator amilum 2-3 tetes. Larutan ini kemudian dititrasi dengan Na2S2O3 0,1 N.
Blanko dikerjakan, lalu dihitung bilangan iodium dengan rumus :
Bilangan iod = Keterangan :
T = Normalitas larutan standar natrium tiosulfat 0,1N
V3 = Volume larutan tio 0,1N yang diperlukan pada penitaran blanko (ml)
V4 = Volume larutan tio 0,1N yang diperlukan pada penitaran contoh (ml)
m = bobot contoh (gram)
Gas Chromatography-Mass Spectrometri Test(GC-MS)
Minyak limbah padat jamu diidentifikasi komponen kimianya dengan
menggunakan alat Gass Chromatography-Mass Spectrometry (SHIMADZU
QP2010SE) di Laboratorium Terpadu, Fakultas MIPA, Universitas Islam Indonesia,
Yogyakarta. Jenis kolom yang digunakan adalah Rtx-5MS, panjang 30 meter dan ID
sebesar 0,25 mm. Kondisi pengoperasian alat menggunakan suhu pemanasan kolom:
80˚C selama 30 detik, suhu injeksi: 300˚C selama 5 menit, mode injeksi dengan split
53:1 dan gas pembawa berupa helium dengan tekanan 16,5 KPa, total aliran:
80,1 ml/menit, aliran kolom: 0,50 ml/menit serta kelajuan linier: 26,1 cm/detik. Sedangkan
untuk MS dengan kondisi yaitu: waktu awal (start time) 0 menit kemudian berlangsung
sampai 27 menit (end time), interval 0,50 detik dengan scan speed 1111, awal 40 m/v;
dan berakhir 550 m/v. Penentuan jenis komponen senyawa dilakukan dengan bantuan
komputer menggunakan perangkat data base Willey 7, NIST 12 dan NIST 62 Library.
HASIL DAN PEMBAHASAN Analisis Fisiko-Kimiawi
Minyak limbah jamu yang dihasilkan berwarna kuning kehijauan dengan aroma jamu
yang khas. Warna kuning kehijauan disebabkan oleh zat warna klorofil dan karoten
yang secara alamiah ikut terekstrak bersama minyak pada saat proses ekstraksi. Sifat
fisiko-kimiawi minyak limbah padat jamu yang dihasilkan disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1. Hasil Analisis Fisiko-Kimia Minyak Kasar Limbah Jamu
Jenis analisa Hasil SNI (7431-2015)
Warna Kuning kehijauan -
Bilangan asam 56,4494 mg KOH/g Maks. 4,0 mg KOH/g
Asam lemak bebas 25,8017 % -
Derajat asam 100,6228 ml NaOH/g -
Bilangan penyabunan 77,0299 mg KOH/g 180-265mg KOH/g
Bilangan Asam
Tabel 1 menunjukkan bahwa nilai bilangan asam minyak limbah jamu sebesar
56,4494 mg KOH/g. Bilangan asam adalah jumlah miligram KOH yang dibutuhkan
untuk menetralkan asam-asam lemak bebas dari satu gram minyak atau lemak. Bilangan
asam digunakan untuk mengukur jumlah asam lemak bebas yang terdapat dalam
minyak atau lemak (Ketaren, 1986). Hasil ini berbeda dengan nilai bilangan asam syarat
mutu minyak nabati untuk biodiesel (SNI 7431-2015) maksimal 4,0 mg KOH/g lemak.
Nilai bilangan asam minyak limbah padat jamu tergolong tinggi. Tingginya bilangan
asam diduga karena terjadinya reaksi hidrolisis, yang disebabkan oleh lipase yang
berasal dari mikroorganisme, serta adanya sejumlah air yang terkandung dalam minyak
tersebut. Kandungan air yang tinggi menyebabkan minyak mudah terhidrolisis menjadi
gliserol dan asam lemak bebas (Ketaren, 1986).
Asam Lemak Bebas
Asam lemak bebas diperoleh dari proses hidrolisis, yaitu dari penguraian lemak
atau trigliserida oleh molekul air yang menghasilkan gliserol dan asam lemak bebas
(Yoenoes, 2012). Tabel 1 menunjukkan bahwa nilai asam lemak bebas minyak limbah
padat jamu cukup tinggi yaitu sebesar 25,8017%, hal ini seiring dengan tingginya nilai
bilangan asam. Asam lemak bebas yang tinggi dipengaruhi oleh hidrolisis minyak
ataupun karena proses pengolahan minyak yang kurang baik.
Derajat Asam
Derajat asam yaitu banyaknya mililiter KOH/NaOH 0,1 N yang diperlukan untuk
menetralkan 100 gram minyak atau lemak (Sudarmadji, 1989). Tabel 1 menunjukkan
bahwa nilai derajat asam minyak limbah padat jamu cukup tinggi yaitu 100,6228 ml
NaOH
Bilangan Penyabunan
Bilangan penyabunan menunjukkan jumlah alkali yang dibutuhkan untuk
menyabunkan sejumlah sampel minyak atau lemak (Dewi, 2012). Bilangan penyabunan
menunjukkan rata-rata massa molekul atau panjang rantai asam lemak bebas
(Kittiphoom, 2012). Tabel 1 menunjukkan bahwa nilai bilangan penyabunan minyak
limbah jamu sebesar 77,0299 mg KOH/g. Hasil ini berbeda dengan nilai bilangan
penyabunan syarat mutu minyak nabati untuk biodiesel (SNI 7431-2015) yaitu 180-265
mg KOH
/g lemak. Nilai bilangan penyabunan minyak limbah padat jamu tergolong rendah,
hal ini terkait dengan kandungan asam lemak bebas yang tinggi pada minyak limbah
padat jamu. Namun minyak limbah padat jamu juga mengandung senyawa-senyawa
berantai panjang (BM tinggi) yang ditunjukkan pada Tabel 2, akibatnya bilangan
penyabunan yang dihasilkan rendah (Kartika, dkk., 2010).
Bilangan Iodium
Bilangan iodium menunjukkan besarnya tingkat ketidakjenuhan asam lemak
yang menyusun minyak atau lemak. Banyaknya iodium menunjukkan banyaknya ikatan
rangkap (Sudarmadji, 1989). Tabel 1 menunjukkan bahwa nilai bilangan iodium
minyak limbah padat jamu sebesar 1,9262 g-I2/100g. Hasil ini sesuai dengan nilai
bilangan iodium syarat mutu minyak nabati untuk biodiesel (SNI 7431-2015) yaitu
maksimal 115 g-I2/100g. Bilangan iodium rendah menunjukkan rendahnya derajat
ketidakjenuhan. Semakin tinggi titik cair semakin rendah bilangan iodium dan kadar
asam lemak tidak jenuh. Asam lemak jenuh berbentuk padat dan asam lemak tidak
jenuh berbentuk cair, karena semakin tinggi bilangan iodium, maka semakin tidak jenuh
Gas Chromatography-Mass Spectrometry Test (GC-MS)
Hasil analisis GC-MS disajikan pada Gambar 1 dan 2. Hasil analisa
menunjukkan bahwa sampel minyak tersusun dari 12 puncak senyawa dengan 7
senyawa dominan di dalamnya dengan kadar di atas 2% yang ditunjukkan oleh
masing-masing puncak bernomor 1, 2, 3, 4, 5, 6 dan 7 (Gambar 1, Tabel 2) pada kromatogram.
Sedangkan analisa data hasil spektroskopi massa tiap puncak dilakukan dengan
membandingkan spectra sampel dengan spectra data base Wiley yang disajikan pada
Gambar 2.
(2a)
(2b)
(2c)
(IlmuKimia, 2013)
Gambar 2.
(2a) Spektrum Puncak No.1 Sampel Minyak Limbah Padat Jamu. (2b) Spektrum Asam Oleat Berdasarkan Data Referensi Wiley.
(2c) Struktur Molekul Asam Oleat.
Spektrum 2a (sampel) merupakan spektrum dari puncak nomor 1 (Gambar 1)
dengan waktu retensi 17,973 dan Mr 282,4614 (g/mol), memiliki fragmentasi yang serupa
dengan spektrum 2b (Wiley), yang teridentifikasi sebagai asam oleat, sehingga dapat
Dengan cara yang sama, spektrum puncak nomor 2, 3, 4, 5 dan 6 berturut-turut
teridentifikasi sebagai asam miristat, asam palmitat, asam oleat, asam miristat,
4,4-dimetoksibenzoin dan oktadekan.
Komponen kimiawi penyusun minyak limbah padat jamu yang telah
teridentifikasi disajikan pada Tabel 2.
Tabel 2. Komponen Kimia Penyusun Minyak Limbah Padat Jamu No. Puncak Index retensi Komponen kimia Rumus molekul
BM (g/mol)
Kandungan (%)
1 17,973 Asam oleat C18H34O2 282.4614 41,10
2 13,907 Asam miristat C14H28O2 228.3709 24,55
3 16,143 Asam palmitat C16H32O2 256.4241 10,86
4 18,592 Asam oleat C18H34O2 282.4614 7,89
5 14,687 Asam miristat C14H28O2 228.3709 3,55
6 23,445 4,4 dimetoksibenzoin C16H16O4 272.2958 2,58
7 22,238 Oktadekan C18H37Cl 288,9379 2,16
Minyak limbah padat jamu didominasi oleh tiga komponen yang sama yang
muncul pada 5 puncak berbeda . Komponen pertama yaitu senyawa asam asam oleat
muncul pada 2 puncak no.1 dan 4 dengan indeks retensi 17,973 dan 18,592; serta kadar
masing-masing puncak sebesar 41,10% dan 7,89% atau 48,99%. Sedangkan komponen
senyawa dominan kedua adalah asam miristat yang diperlihatkan pada puncak no.2 dan
5 dengan indeks retensi 13,907 dan 14,687; serta kadar masing-masing puncak sebesar
24,55% dan 3,55% atau 28,10%. Munculnya lebih dari satu puncak untuk senyawa yang
Soetjipto dkk., 2008). Senyawa dominan berikutnya adalah asam palmitat dengan indeks
retensi 16,143 dan kadar 10,86%. Selanjutnya diikuti dengan 4,4-dimetoksibenzoin
dengan indeks retensi 23,445 dan kadar 2,58%, serta oktadekan dengan indeks retensi
22,238 dan kadar 2,16%. Sehingga dari total komponen penyusun minyak limbah padat
jamu terdeteksi sebanyak 92,69%, sedangkan sisanya sebanyak 5 puncak merupakan
campuran komponen dengan kadar kurang dari 2%.
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian maka dapat disimpulkan bahwa :
1. Hasil pengukuran fisiko-kimia antara lain: warna minyak berwarna kuning
kehijauan, bilangan asam 56,4494 mg KOH/g lemak; asam lemak bebas 25,8017 %;
derajat asam 100,6228 ml NaOH/g lemak; bilangan penyabunan 77,0299 mg KOH/g lemak;
dan bilangan iodin sebesar 1,9261 gI2/100g lemak.
2. Komposisi senyawa penyusun minyak nabati limbah padat jamu didominasi oleh
5 komponen kimiawi, yaitu asam oleat 48,99%, asam miristat 28,10%, asam
palmitat 10,86%, 4,4-dimetoksibenzoin 2,58% dan oktadekan 2,16%.
DAFTAR PUSTAKA
Amir, A.N. dan Lestari, P.F., 2013. Pengambilan Oleoresin dari Limbah Ampas Jahe
Industri Jamu (PT. Sido Muncul) Dengan Metode Ekstraksi. Jurnal Teknologi
Kimia dan Industri. 2(3):88-95.
Anonim, 2012. Bilangan Iodium. https://id.scribd.com/doc/51938109/Bilangan-Iodium.
Anonim, 2012. Mengenal Limbah Industri.
http://www.kompasiana.com/kuntoro.suhardi/mengenal-limbah-industri_551b2f7da333118f23b65ddb. Diakses tanggal: 29 Juli 2016.
Anonim, 2013. Pasar Obat Herbal Diharapkan Terus Meningkat. Berita Kesehatan,
Health Kompas.
Arief, L. M., 2012. Pengelolaan Limbah Padat di Industri. Makalah. Fakultas Kesehatan
Masyarakat, Universitas Esa Unggul, Jakarta.
Aula, L. E., 2015. Analisis Mengenai Dampak Lingkungan PT. Sido Muncul. makalah.
Program Studi Kesehatan Masyarakat, Fakultas Kedokteran dan Ilmu
Kesehatan, UIN Syarif Hidayatullah, Jakarta.
Badan Standarisasi Nasional 1998. SNI 01-3555-1998 : Cara Uji Minyak dan Lemak.
Badan Standarisasi Nasional 1998. SNI 7415-2015 : Mutu dan Metode Uji Minyak
Nabati Murni Untuk Bahan Bakar Motor Diesel Putaran Sedang.
Dewi, R. K. 2012. Studi Awal Pemanfaatan Minyak Biji Mangga (Mangifera indica L.
var Arumnis) Sebagai Bahan Pembuatan Lotion. Skripsi. Fakultas Sains dan
Matematika, Universitas Kristen Satya Wacana, Salatiga.
Ilmukimia, 2013. http://www.ilmukimia.org/2013/03/golongan-asam-karboksilat.html.
Diakses tanggal: 16 Agustus 2016.
Kartika, I. A., Fathiyah, S., Desrial dan Purwanto, Y. A., 2010. Permurnian Minyak
Nyamplung dan Aplikasinya Sebagai Bahan Bakar Nabati. Jurnal Industri
Pertanian. 20(2):122-129.
Ketaren, S., 1986. Minyak dan Lemak Pangan, Ed. 1. Jakarta: UI-Press.
Kittiphoom, S., Sutasinee, S., 2013. Mango Seed Kerjen Oil and Its Physic Chemical
Regina, C., Soetjipto, H., dan Kristijanto, A.I., 2015. Pengaruh Berbagai Metoda
Distilasi Dalam Proses Recovery Minyak Atsiri Limbah Padat Jamu Terhadap
Rendemen Minyak. Skripsi. Program Studi Kimia, Fakultas Sains dan
Matematika, Universitas Kristen Satya Wacana, Salatiga.
Soetjipto, H., Dewi, L. dan Prayitno, S. A., 2008. Isolasi dan Identifikasi Senyawa
Antibakteri Minyak Atsiri Daun Kembang Bulan (Tithonia diversifolia
(Hemsley) A. Gray). Jurnal Ilmiah Nasional. 9(2):155-162.
Sudarmadji, S., 1989. Analisa Bahan Makanan dan Pertanian. Liberti: Yogyakarta.
Yoenoes, S., 2012. Pemeriksaan Kadar Asam Lemak Bebas Pada Minyak Kelapa Sawit
(Elaeis guinensis jack). Makalah. Fakultas MIPA, Universitas Sumatera Utara,
