BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Minyak Atsiri
Minyak atsiri, minyak mudah menguap, atau minyak terbang merupakan campuran senyawa yang berwujud cairan atau padatan yang memiliki komposisi maupun titik didih yang beragam, penyulingan dapat didefinisikan sebagai proses pemisahan komponen-komponen suatu campuran yang terdiri atas dua cairan atau lebih berdasarkan perbedaan tekanan uap atau berdasarkan perbedaan titik didih komponen-komponen senyawa tersebut (Sastrohamidjojo, 2004).
Sering timbul pertanyaan mengapa minyak atsiri dari satu tumbuhan memiliki aroma yang berbeda dengan minyak atsiri dari tumbuhan lainnya. Bahkan kebanyakan minyak atsiri memiliki aroma sangat spesifik. Hal ini tidak lain karena setiap minyak atsiri memiliki komponen kimia yang berbeda. Komposisi atau kandungan masing-masing komponen kimia tersebut adalah hal yang paling mendasar dalam menentukan aroma maupun kegunaannya sebagai bahan kosmetik, obat, dll. Jadi, penentuan komposisi masing-masing komponen tersebut merupakan hal yang sangat penting dalam menentukan kegunaannya, kualitas, ataupun mutu dari suatu minyak atsiri ( Agusta, 2000).
Kegunaan minyak atsiri sangat luas dan spesifik, khususnya dalam berbagai bidang industri. Banyak contoh kegunaan minyak atsiri, antara lain dalam industri kosmetik (sabun, pasta gigi, sampo, lotion). Dalam industri makanan digunakan sebagai bahan penyedap atau penambahan cita rasa. Dalam industri parfum sebagai pewangi dalam berbagai produk minyak wangi, dalam industri farmasi atau obat-obatan (antinyeri, antiinfeksi, pembunuh bakteri). Dalam industri bahan pengawet, bahkan digunakan pula sebagai insektisida. Oleh karena itu, tidak heran jika minyak atsiri banyak diburu berbagai negara (Lutony, 1994).
2.1.1 Kimia Minyak Atsiri
Komponen kimia minyak atsiri banyak jenisnya tetapi biasanya tidak melebihi 300 senyawa, yang menentukan aroma minyak atsiri biasanya komponen yang persentasenya tinggi. Karena berbagai jenis komponen minyak atsiri menyebabkan bau, aroma, dan berguna sebagai obat, maka klasifikasi kimia minyak atsiri harus didasarkan pada komponen yang paling dominan dalam menentukan sifat minyak tersebut.
Jika minyak atsiri memiliki kandungan hidrokarbon tidak beroksigen dalam jumlah besar dan stearoptena dalam porsi kecil, maka kegunaannya sebagai pemberi bau yang spesifik atau perancah (flavoring), sedangkan jika minyak atsiri mengandung lebih banyak senyawa dari golongan hidrokarbon, alkohol, keton, fenol, ester dari fenol, oksida, dan ester, lebih memungkinkan untuk digunakan sebagai obat, karena secara teori diketahui bahwa semua senyawa itu memiliki gugus aktif yang berfungsi melawan suatu jenis penyakit. Oleoptena merupakan bagian hidrokarbon didalam minyak atsiri dan berwujud cairan, sedangkan stearoptena adalah senyawa hidrokarbon teroksigenasi yang umumnya berwujud padat (Agusta, 2000).
Pada minyak atsiri yang bagian utamanya terpenoid, biasanya terpenoid itu terdapat pada fraksi minyak atsiri yang tersuling uap. Zat inilah penyebab wangi, harum atau bau yang khas pada banyak tumbuhan. Secara ekonomi senyawa tersebut penting sebagai dasar wewangian alam dan juga untuk rempah rempah serta sebagai senyawa citarasa dalam industri makanan.
Monoterpen dan sesquiterpen dapat dipilah-pilah berdasarkan kepada kerangka karbon dasarnya. Senyawa terpenoid dalam minyak atsiri pada umumnya terdiri dari senyawa dengan jumlah atom C berjumlah 10 atau disebut monoterpen dan atom C yang berjumlah 15 yang disebut sesquiterpen.
Tabel 2.1 Klasifikasi Terpenoid
Isoprene unit Carbon Atoms
Monoterpenoid 2 10
Sesquiterpenoid 3 15
Diterpenoid 4 20
Triterpenoid 6 30
Tetraterpenoid 8 40
Senyawa-senyawa monoterpen yaitu, asiklik (misalnya Ocimene, Myrcene, Geranial, Neral, Geraniol, Nerol, Linalool), monosiklik (misalnya Limonene, Menthol, Phellandral, Perillaldehyde , Terpinene, Phellandrene, α-Terpineol, Carvone), bisiklik (misalnya α-Thujene, Sabinol, Carone, Myrtenol, Camphor, Camphene).
Senyawa-senyawa Sesquitepen yaitu asiklik (misalnya Farnesol, Nerolidol), monosiklik (misalnya α-Bisabolene), bisiklik (misalnya α-Cyperone, β-Selinene) (Harborne, 1973).
2.2 Tanaman Bangun-bangun (Plectranthus amboinicus (Lour) Spreng)
Daun Bangun-bangun merupakan salah satu tanaman yang secara turun temurun dimanfaatkan masyarakat Sumatera Utara sebagai menu sayuran sehari-hari dan terutama disajikan untuk ibu-ibu yang baru melahirkan. Tanaman ini memiliki batang yang berbentuk bulat dan sedikit berambut, jarang berbunga (warnanya ungu putih) namun mudah sekali dibiakkan dengan stek (Santosa dan Hertiani, 2005).
Pada ibu-ibu masa laktasi (menyusui) menunjukkan bahwa sayur Bangun-bangun yang dikonsumsi terbukti dapat meningkatkan total volume Air Susu Ibu (ASI). Konsumsi daun Bangun-bangun oleh penduduk Sumatra Utara biasanya dalam bentuk sop yang dimasak secara tradisional dengan santan. Suatu penelitian telah mencoba membuktikan karakteristik mutu sop daun Bangun-bangun yang dikemas dalam kaleng sebagai suatu bentuk usaha komersil. Selain dipetik
langsung dari pohonnya, ibu-ibu menyusui diharapkan dapat mengkonsumsinya dalam bentuk sop kemasan kaleng yang lebih praktis karena tidak perlu menanam pohonnya dan memasaknya terlebih dahulu untuk mendapatkan efek laktagogumnya. Tanaman ini terbukti mengandung zat besi dan karoten yg tinggi. Selain itu konsumsi daun Torbangun dapat meningkatkan kadar zat besi, kalium, seng dan magnesium dalam ASI serta meningkatkan berat badan bayi (Warsiki, 2009).
Berdasarkan hasil identifikasi tumbuhan di LAB. HERBARIUM MEDANESE (MEDA) USU. Tanaman Bangun-bangun (Plectranthus amboinicus (Lour) Spreng) dapat diklasifikasikan sebagai berikut :
Kingdom : Plantae Divisi : Spermatophyta Class : Dicotyledoneae Ordo : Lamiales Famili : Lamiaceae Genus : Plectranthus
Spesies : Plectranthus amboinicus (Lour) Spreng
2.3 Tahap Pekerjaan Penyulingan Minyak Atsiri 2.3.1. Pemotongan atau memperkecil bahan tanaman
Pekerjaan utama penyulingan adalah mengisolasi atau mengeluarkan minyak atsiri dari bahan tanaman yang berbau. Minyak atsiri hanya akan keluar setelah uap menerobos jaringan-jaringan tanaman yang terdapat di permukaan. Pemotongan menjadi kecil-kecil atau penggerusan sering diistilahkan kominusi, hal ini dilakukan untuk mengurangi ketebalan bahan hingga difusi terjadi. Difusi merupakan proses penembusan air pada jaringan-jaringan tanaman. Peningkatan difusi akan mempercepat penguapan dan penyulingan minyak atsiri.
2.3.2. Penyimpanan Bahan Tanaman
Setelah tanaman dipetik sebaiknya ditempatkan dalam suatu ruangan yang tidak terkena sinar matahari secara langsung. Jika bahan tanaman harus disimpan sebelum diproses maka bahan tanaman tersebut harus ditempatkan pada ruangan
yang udaranya kering pada suhu rendah, dan bebas terhadap sirkulasi udara, dan dapat juga disimpan dalam ruangan ber-AC.
2.3.3. Hilangnya minyak atsiri dalam bahan tanaman sebelum penyulingan Minyak atsiri yang terdapat dalam jaringan tanaman sering hilang oleh pemanasan setelah bahan tanaman dipanen. Terdapat sejumlah tanaman yang segar, atau bagian tanaman dengan kandungan air yang tinggi dapat kehilangan kandungan minyak atsiri dalam jumlah yang besar pada saat dikeringkan. Hilangnya minyak atsiri selama waktu pelayuan dan pengeringan bahan tanaman jauh lebih besar daripada hilangnya minyak atsiri yang terjadi selama penyimpanan bahan tanaman setelah tanaman tersebut dikeringkan. Hal ini dapat di terangkan, selama tahap-tahap awal pelayuan dan pengeringan tanaman masih menahan jumlah cukup besar embun air didalam sel-sel. Faktor lain nya yaitu: kondisi bahan, cara dan lamanya penyimpanan, dan komposisi kimia minyak atsiri.
2.3.4. Perubahan sifat-sifat fisika kimia minyak atsiri selama pengeringan Minyak atsiri yang dihasilkan baik yang berasal dari bagian tanaman yang basah maupun kering menunjukkan variasi yang cukup besar dalam sifat-sifat fisika kimia maupun komposisi kimia yang terkandung. Sifat-sifat ini ditunjukkan pada minyak atsiri yang berasal dari bunga-bunga, daun, dan akar dimana dalam keadaan basah mengandung banyak uap air. Namun ada juga sejumlah tanaman yang bertambah kandungan minyak atsiri nya setelah dikeringkan, misalnya minyak permen yang dihasilkan dari herba basah mempunyai berat jenis 0,908 sedangkan dari herba kering berat jenisnya 0,912. Begitu juga dengan daun nilam yang dipanen dalam keadaan segar hampir tidak berbau, namun bau akan muncul bila daun dikeringkan dan diawetkan (Sastrohamidjojo, 2004)
2.4. Metode Penyulingan
Sampai sekarang metode penyulingan masih banyak digunakan para perajin karena peralatannya sederhana, pengoperasiannya mudah, dan biaya pembuatannya pun relatif murah. Akan tetapi, cara ini hanya cocok dipakai untuk jenis minyak tanaman tertentu yang tidak rusak oleh panas uap air. Peristiwa penting yang terjadi pada proses penyulingan dengan metode hidrodestilasi ini
adalah terjadinya difusi minyak atsiri dan air panas melalui membran bahan yang disuling (hidrodifusi), terjadinya hidrolisa terhadap beberapa komponen minyak atsiri dan terjadinya dekomposisi yang disebabkan oleh panas. Metode penyulingan dapat dikelompokkan atas 3 bagian, yaitu penyulingan dengan air, penyulingan dengan uap dan penyulingan dengan air dan uap.
2.4.1. Penyulingan dengan air
Pada metode ini, bahan tanaman yang akan disuling mengalami kontak langsung dengan air mendidih. Ciri khas model ini adalah adanya kontak langsung antara bahan dan air mendidih. Oleh karena itu sering disebut penyulingan langsung.
2.4.2. Penyulingan dengan uap
Model ini disebut juga penyulingan uap atau penyulingan tak langsung. Air penghasil uap tidak diisikan bersama-sama dalam ketel penyulingan. Uap yang digunakan berupa uap jenuh atau uap yang kelewat panas dengan tekanan lebih dari 1 atmosfer.
2.4.3. Penyulingan dengan air dan uap
Pada model penyulingan ini, bahan tanaman yang akan disuling diletakkan diatas rak-rak atau saringan berlubang. Kemudian ketel penyulingan diisi dengan air sampai permukaannya tidak jenuh dari bagian bawah saringan. Ciri khas model ini yaitu uap selalu dalam keadaan basah, jenuh dan tidak terlalu panas. Bahan tanaman yang akan disuling hanya berhubungan dengan uap dan tidak dengan air panas (Lutony dan Rahmayati, 1994).
2.5 Kromatografi Gas-Spektrometer massa
Minyak atsiri yang mudah menguap dapat dianalisis dengan GC-MS. GC (Gas Cromatografi) berfungsi untuk memisahkan komponen-komponen minyak atsiri dan MS (Mass Spektra) berfungsi untuk menentukan berat molekul tiap komponen berdasarkan fragmentasi. Ketika suatu uap senyawa organik dilewatkan pada ruang ionisasi spektrometer massa, senyawa ini akan ditembak dengan elektron berenergi tinggi dan melemparkan elektron dari senyawa tersebut. Senyawa yang kehilangan elektronnya ini akan membentuk ion positif yang disebut ion molekul (Dachriyanus, 2004).
2.5.1 Kromatografi Gas
Kromatografi gas adalah metode kromatografi pertama yang dikembangkan pada zaman instrument dan elektrokimia yang telah merevolusi keilmuan selama lebih dari tiga puluh tahun. Tekanan uap atau keatsirian memungkinkan komponen menguap dan bergerak bersama-sama dengan fase gerak yang berupa gas. Waktu yang diperlukan untuk memisahkan campuran sangat beragam, tergantung banyaknya komponen dalam suatu campuran, semakin banyak komponen yang terdapat dalam suatu campuran maka waktu yang diperlukan semakin lama (Gritter J,dkk, 1991).
2.5.1.1. 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 (CO2). 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 bersifat inert (tidak bereaksi dengan sampel, pelarut sampel, material dalam kolom), murni dan mudah diperoleh.
2.5.1.2. Kolom
Kolom dapat terbuat dari tembaga, baja tahan karat, aluminium, atau gelas. Kolom dapt berbentuk lurus, melengkung, ataupun gulungan spiral sehingga lebig menghemat ruang. Ada dua jenis 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 berbentuk padat maupun cair, diserap atau terikat secara kimia pada permukaan penyangga padat tersebut.
-Kolom kapiler memiliki daya pisah yang sangat bagus, jenis kolom ini memiliki adanya rongga pada bagian dalam kolom yang menyerupai pipa sehingga disebut juga kolom pipa terbuka.
2.5.1.3. Fase diam
Fase diam yang umum digunakan pada kolom yaitu fase diam padat dan fase diam cair. Akan tetapi yang sering digunakan pada kolom kapiler adalag fase cair yang disebut film thickness. Sifat minyak atsiri yang nonpolar sampai sedikit polar, untuk keperluan analisis sebaiknya digunakan fase diam yang bersifat sedikit polar, misalnya CBP-5, CBJ-5, SE-52, SE-54. Jika digunakan kolom yang lebih polar maka puncak yang dihasilkan akan menjadi lebar.
2.5.1.4. Suhu
Umumnya yang sangat menentukan adalah pengaturan suhu injektor dan kolom, suhu yang biasa digunakan pada kolom berkisar antar 50oC sampai 200oC, sedangkan pada injektor berkisar antara 150oC sampai 250oC.
2.5.1.5. Sistem injeksi
GC-MS memiliki dua sistem pemasukan sampel yaitu secara langsung (direct inlet) dan melalui sistem kromatografi gas (indirect inlet).
2.5.1.6. Detektor
Detektor harus bersifat stabil dan tidak merusak senyawa yang dideteksi, pada sistem GC-MS ini yang berfungsi sebagai detektor adalah spektometer massa iru sendiri yang terdiri dari sistem ionisasi dan sistem analisis (Agusta, 2000).
2.5.2. Spektrometer massa
Kenaikan penggunaan metode ini dikarenakan telah ditemukannya alat yang dapat menguapkan hampir semua senyawa organik dan mengionkan uap; kedua, fragmen (Sudjadi, 1983).
Spektrometer massa umumnya digunakan untuk: 1. Menentukan massa suatu molekul
2. Menentukan rumus molekul dengan menggunakan Spektrum Massa Beresolusi Tinggi (High Resolution Mass Spectra).
Mengetahui informasi dari struktur dengan melihat pola fragmentasinya (Dachriyanus, 2004).
2.5.2.1. Sistem Pemasukan Cuplikan
Bagian ini terdiri dari suatu alat untuk memasukkan cuplikan, makromanometer untuk mengetahui jumlah cuplikan yang dimasukkan, sebuah alat pembocor molekul untuk mengatur cuplikan kedalam kamar pengion, dan sebuah sistem pompa.
2.5.2.2. Kamar Pengion dan Percepatan
Arus uap dari pembocor molekul masuk kedalam kamar pengion (tekanan 10-6 – 10-5 mm Hg) karena molekul organik mempunyai elektron berjumlah genap maka proses pelepasan satu elektron menghasilkan ion radikal yang mengandung satu elekton tidak berpasangan.
M -e M (a) M
+e
M (b)
2.5.2.3. Analisator Elektrostatik dan Analisator Magnetik
Misalnya pemisahan m/e 110 dari 111, dimana harga ini dari ion fragmen yang bermuatan tunggal maka cukup dilakukan pemisahan pada medan magnit yang kuat. Ion dengan massa besar lebih sukar dibelokkan dari pada ion bermassa lebih kecil.
2.5.2.4. Kolektor ion dan Penguat
Kolektor ini terdiri dari satu celah atau lebih dan silinder Faraday. Berkas ion membentuk tegak lurus pada pelat kolektor dan isyarat yang timbul diperkuat dengan pelipat ganda elektron.
2.5.2.5. Pencatat
Spektrum massa biasa dibuat dari massa yang rendah ke massa yang lebih tinggi. Pencatat yang banyak digunakan mempunyai 3-6 galvanometer yang mencatat secara bersama-sama pada kertas fotografi. Galvanometer menyimpang jika ada ion menabrak lempeng kolektor (Sudjadi, 1983).
2.5.3. Spektrum Massa
Spektrum massa biasa diambil pada energi berkas elektron sebesar 70 elektron volt. Kejadian tersederhana ialah tercampaknya satu elekton dari satu molekul dalam fasa gas oleh sebuah elektron dalam berkas elektron dan
M
e
M 2eSuatu spektrum massa menyatakan massa-massa bermuatan positif terhadap (konsentrasi) nisbinya. Puncak paling tinggi pada spektrum disebut puncak dasar (base peak), dinyatakan dengan nilai 100% dan kekuatan (tinggi x faktor kepekaan) puncak-puncak lain, termasuk puncak ion molekulnya, dinyatakan sebagai persentase puncak dasar tersebut. Puncak ion molekul biasanya merupakan puncak-puncak dengan bilangan massa tertinggi, kecuali terdapat puncak-puncak isotop.
2.5.3.1. Penentuan Rumus Molekul
Penentuan rumus molekul yang mungkin dari kekuatan puncak isotop hanya dapatdilakukan jika puncak ion molekul termaksud cukup kuat hingga puncak tersebut dapat diukur dengan cermat sekali.
Misalnya suatu senyawa mengandung 1 atom karbon. Maka untuk tiap 100 molekul yang mengandung satu atom 12C, sekitar 1,08% molekul mengandung satu atom C13. Karenanya molekul-molekul ini akan menghasilkan sebuah puncak M + 1 yang besarnya 1,08% kuat puncak ion molekulnya, sedangkan atom-atom H2 akan memberikan sumbangan tambahan yang amat lemah pada puncak M + 1. Jika suatu senyawa mengandung sebuah atom sulfur, puncak M + 2 akan menjadi 4,4% puncak induk (Silverstein,dkk.1981).
2.5.3.2. Mengenal Puncak Ion Molekul
Ada 2 keadaan yang menyebabkan sukar mengenal ion molekul :
1. Ion molekul tidak terlihat atau lemah. Dapat diatasi dengan membuat spektrum dengan kepekaan tinggi tetapi akn menurunkan resolusi atau dengan menggunakan cuplikan yang lebih besar.
2. Ion molekul ada tetapi merupakan satu dari beberapa puncak lainnya. Hal ini dipertanyakan kemurniannya. Jika senyawa ini dianggap telah murni, masalah selanjutnya adalah mengenal puncak ion molekul dari puncak M-1. Satu pengujian yang baik adalah mengurangi intensitas semua puncak tetapi akan menaikkan intensitas ion molekul dibandingkan dengan puncak lain, termasuk puncak ion fragmen dari pengotor (Sudjadi, 1983).
