Analisis Secara GC-MS Komponen Minyak Atsiri dari Rimpang Tanaman Jerangau (Acorus calamus) Hasil isolasi Menggunakan Metode Hidrodestilasi Dibandingkan dengan Destilasi Uap
ANALISIS SECARA GC-MS KOMPONEN MINYAK ATSIRI DARI RIMPANG TANAMAN JERANGAU (Acorus calamus)
HASIL ISOLASI MENGGUNAKAN METODE HIDRODESTILASI DIBANDINGKAN DENGAN DESTILASI UAP SKRIPSI DIAN ARINI SEMBIRING 070802034
DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2012
Universitas Sumatera Utara
ANALISIS SECARA GC-MS KOMPONEN MINYAK ATSIRI DARI RIMPANG TANAMAN JERANGAU (Acorus calamus) HASIL ISOLASI MENGGUNAKAN METODE HIDRODESTILASI DIBANDINGKAN DENGAN DESTILASI UAP SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains DIAN ARINI SEMBIRING 070802034
DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2012
Universitas Sumatera Utara
PERSETUJUAN
3
Judul
Kategori Nama NomorIndukMahasiswa Program Studi Departemen Fakultas
: ANALISIS SECARA GC-MS KOMPONEN MINYAK ATSIRI DARI RIMPANG TANAMAN JERANGAU (Acoruscalamus) MENGGUNAKAN METODE HIDRODESTILASI DIBANDINGKAN DENGAN DESTILASI UAP
: SKRIPSI : DIAN ARINI SEMBIRING : 070802034 : SARJANA (S1) KIMIA : KIMIA : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM (MIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Disetujui di Medan, Juni 2012
KomisiPembimbing Pembimbing 2,
:
Pembimbing 1,
Drs. DarwisSurbakti, MS NIP. 195307071983031001
Diketahui/Disetujuioleh Departemen Kimia FMIPA USU Ketua,
Dr.MimpinGinting, MS NIP. 195510131986011001
Dr. RumondangBulanNst., MS NIP. 1954 0830 1985 032001
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN
4
ANALISIS SECARA GC-MS KOMPONEN MINYAK ATSIRI DARI RIMPANG TANAMAN JERANGAU (Acoruscalamus) HASIL ISOLASI MENGGUNAKAN METODE HIDRODESTILASI DIBANDINGKAN
DENGAN DESTILASI UAP
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Juni 2012
Dian AriniSembiring 070802034
Universitas Sumatera Utara
PENGHARGAAN
5
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas limpah kasih dan karunia-Nya yang senantiasa menyertai sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penyusunan skripsi ini. Dengan rasa hormat penulis mengucapkan terima kasih kepada Bapak Dr. Mimpin Ginting, MS selaku dosen pembimbing I dan Bapak Drs. Darwis Surbakti, MS selaku dosen pembimbing II yang selalu memberikan arahan dan bimbingan selama melakukan penelitian dan penyusunan skripsi ini. Ucapan terima kasih kuga ditujukan kepada Ibu Dr. Rumondang Bulan, MS dan Bapak Dr. Albert Pasaribu, MSc selaku ketua dan sekretaris Departemen Kimia FMIPA-USU Medan dan seluruh staf dan dosen FMIPA-USU yang telah membimbing penulis dalam menyelesaikan perkuliahan. Penulis juga mengucapkan terima kasih yang tak terhingga kepada orang tua yang sangat saya sayangi R. Br Barus dan R. Sembiring yang senantiasa selalu memberikan doa dan dukungan baik moral maupun materiil, juga kepada kakak dan adik, Putri dan Eka yang selalu membantu penulis. Kepada seluruh asisten Laboratorium Kimia Organik yang telah memberikan bantuan dan fasilitas selama melaksanakan penelitian, dan pada sahabat terbaikku Vasca, Fina, Husni, Niko, Tria, Sari, Grand, Ferri, Hamdan, Sahat dan Edi yang selalu menyediakan waktu dan membantu penulis selama perkuliahan, penelitian hingga penyusunan skripsi ini dan seluruh teman-teman seperjuangan stambuk 2007. Kepada abangku tersayang Fikky Gurusinga yang telah memberikan dukungan dan semangat. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan karena keterbatasan penulis. Untuk itu dengan segala kerendahan hati, penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun demi kesempurnaan skripsi ini. Akhir kata penulis berharap semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi penelitian dan kemajuan ilmu pengetahuan.
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
6
Telah dilakukan studi perbandingan komposisi minyak atsiri dari rimpang jerangau yang diperoleh dari hasil isolasi menggunakan metode hidrodestilasi dan destilasi uap air. Minyak atsiri yang dihasilkan dengan menggunakan metode hidrodestilasi maupun destilasi uap digunakan rimpang jerangau yang basah. Selanjutnya minyak atsiri yang diperoleh dianalisis komposisinya dengan menggunakan GC-MS. Melalui metode hidrodestilasi, diperoleh rendemen minyak atsiri sebanyak 0,325% v/w, yang terdiri dari 13 jenis senyawa dimana diantaranya sebanyak 11 senyawa yang dapat diidentifikasi, yaitu : Kamfen (1,87%), β-Ocimen (1,42%), Kamfor (1,12%), Metil Isoeugenol (12,97%), Euasaron (1,87%), Asaron (60,34%), Cis-Calamenen (1,75%), Trans-Isoelemicin (1,14%), β-Ionon (1,97%) dan Aristolon (2,43%). Selanjutnya melalui metode destilasi uap diperoleh rendemen minyak atsiri sebanyak 0,35% v/w, yang terdiri dari 18 jenis senyawa dimana sebanyak 14 senyawa yang dapat diidentifikasi, yaitu : α-Pinen (0,37%), Kamfen (1,69%), β-Ocimen (1,33%), Linalool (0,45%), Kamfor (1,04%), Aristolen (0,17%), Metil Isoeugenol (14,91%), Euasaron (2,30%), Asaron (54,33%), β-Ionon (0,62%), 2-Propanon,1-[dihidro-4-4-dimetil] (2,26%), Aristolon (3,36%), dan Isokalamendiol (0,85%).
Universitas Sumatera Utara
7
ANALYSIS GC – MS THE COMPONENT ESSENTIAL OILS FROM JERANGAU RHIZOMES (Acorus calamus ) RESULTED WITH USING HYDRODISTILLATION COMPARATIED TO STEAM DISTILLATION METHOD
ABSTRACT
It had been studied ratio the composistion essential oils from Jerangau rhizomes obtained from isolation using the method of hidrodistillation and steam distillation. Essential oils was yielded using hidrodistillation method and steam distilation with fresh rhizome. And then, composition of essential oils that yielded were analyzed using GC-MS. Through hydrodistilation method, essential oil yield obtained a number of 0,325%, v/w, which consists of 13 types compounds which include a total of 11 compounds that can be identified, there are : Camphene (1,87%), β-Ocimene (1,42%), Camphor (1,12%), Methyl Isoeugenol 12,97%), Euasarone (1,87%), Asarone (60,34%), Cis-Calamenene (1,75%), Trans-Isoelemicin (1,14%), β-Ionone (1,97%), and Aristolone (2,43%). And then, by steam distilations obtained essential oils a number of 0,35%, v/w, which consists of 18 types compounds which include a total of 14 compounds that can be indetified, there are : α-Pinene (0,37%), Camphene (1,69%), β-Ocimene (1,33%), Linalool (0,45%), Camphor (1,04%), Aristolen (0,17%), Methyl Isoeugenol (14,91%), Euasarone (2,30%), Asarone (54,33%), βIonone (0,62%), 2-Propanone,1-[dihydro-4-4-dimethyl] (2,26%), Aristolone (3,36%), and Isocalamendiol (0,85%).
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
8
Halaman
Persetujuan Pernyataan Penghargaan Abstrak Abstract Daftar Isi Daftar Gambar Daftar Lampiran Daftar Tabel
ii iii iv v vi vii ix xi xii
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang 1.2. Permasalahan 1.3. Batasan Masalah 1.4. Tujuan Penelitian 1.5. Manfaat Penelitian 1.6. Lokasi Penelitian 1.7. Metodologi Penelitian
1 3 3 3 4 4 4
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Tanaman Jerangau (Acorus calamus) 2.1.1. Manfaat Jerangau 2.1.2. Komposisi Minyak Atsiri Jerangau 2.2. Minyak Atsiri 2.2.1. Komposisi Kimia Minyak Atsiri 2.2.2. Sumber Minyak Atsiri 2.2.3. Biosintesa Pembentukan Minyak Atsiri 2.2.4. Kegunaan Minyak Atsiri 2.3. Rendemen 2.3.1. Faktor yang Mempengaruhi Rendemen Minyak Atsiri 2.4. Cara Memperoleh Minyak Atsiri 2.4.1. Penyulingan 2.4.1.1. Kelebihan dan Kekurangan Metode Penyulingan 2.4.1.2. Pengaruh Metode Penyulingan Terhadap Mutu Minyak Atsiri 2.4.2. Ekstraksi Dengan Pelarut Menguap 2.4.3. Ekstraksi Dengan Lemak Dingin (Enfleurasi) 2.4.4. Pengepresan
5 7 8 9 11 12 12 18 19 20 21 21 23
25 25 25 26
2.5. Analisis Komponen Minyak Atsiri 2.5.1. Kromatografi Gas
27 27
Universitas Sumatera Utara
9
2.5.2. Spektrometri Massa
28
BAB 3 BAHAN DAN METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Alat-Alat 3.2. Bahan 3.3. Prosedur Penelitian 3.3.1. Penyediaan Sampel 3.3.2. Penyulingan Rimpang Jerangau 3.4. Bagan Penelitian 3.4.1. Bagan Penelitian Isolasi Minyak Atsiri Dengan Alat Stahl 3.4.2. Bagan Penelitian Isolasi Minyak Atsiri Dengan Destilasi Uap
30 31 31 31 31 34 34 35
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil Penelitian 4.1.1. Isolasi Minyak Atsiri Dari Rimpang Tanaman Jerangau 4.1.2. Hasil Analisis Kromatografi Gas-Spektra Massa 4.2. Pembahasan 4.2.1. Hasil Isolasi Minyak Atsiri Melalui Metode Hidrodestilasi Menggunakan Alat Stahl 4.2.2. Hasil Isolasi Minyak Atsiri Menggunakan Destilasi Uap
36 36 37 40
40 60
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan 5.2. Saran
79 80
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
10
Gambar 2.1. Tanaman Jerangau
5
Gambar 2.2. Struktur α-Asaron dan β-Asaron
9
Gambar 2.3. Pembentukan Asam Mevalonat Sebagai Zat Antara Dalam
Biosintesis Terpenoid.
14
Gambar 2.4. Reaksi Biosintesa Terpenoid
15
Gambar 2.5. Biosintesa Fenil Propanoid
17
Gambar 4.1. Kromatogram Minyak Atsiri Dari Rimpang Jerangau Yang Diperoleh
Secara Hidrodestilasi Dengan Alat Stahl
37
Gambar 4.2. Kromatogram Minyak Atsiri Dari Rimpang Jerangau Yang Diperoleh
Secara Hidrodestilasi Dengan Destilasi Ua
39
Gambar 4.3.Spektrum GC-MS Senyawa Kamfen Dari Minyak Atsiri Rimpang
Jerangau Dengan Menggunakan Alat
41
Gambar 4.4. Pola Fragmentasi Senyawa Kamfen
42
Gambar 4.5. Spektrum GC-MS Senyawa β-Ocimen Dari Minyak Atsiri Rimpang
Jerangau Dengan Menggunakan Alat Stahl
43
Gambar 4.6. Pola Fragmentasi Senyawa β-Ocimen
44
Gambar 4.7. Spektrum GC-MS Senyawa Kamfor Dari Minyak Atsiri Rimpang
Jerangau Dengan Menggunakan Alat Stahl
45
Gambar 4.8. Pola Fragmentasi Senyawa Kamfor
46
Gambar 4.9. Spektrum GC-MS Senyawa Metil Isoeugenol Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Alat Stahl
47
Gambar 4.10. Pola Fragmentasi Senyawa Metil Isoeugenol
48
Gambar 4.11. Struktur α-Asaron, β-Asaron, dan Euasaron
49
Gambar 4.12. Spektrum GC-MS Senyawa α-Asaron Dari Minyak Atsiri Rimpang
Jerangau Dengan Menggunakan Alat Stahl
50
Gambar 4.13. Spektrum GC-MS Senyawa β-Asaron Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Alat Stahl
50
Gambar 4.14. Spektrum GC-MS Senyawa Euasaron Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Alat Stahl
51
Gambar 4.15. Pola Fragmentasi Senyawa Asaron
51
Gambar 4.16. Pola Fragmentasi Senyawa Euasaron
52
Gambar 4.17. Spektrum GC-MS Senyawa Cis-Kalamen Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Alat Stahl
53
Gambar 4.18. Pola Fragmentasi Senyawa Cis-Kalamenen
54
Gambar 4.19. Spektrum GC-MS Senyawa Trans-Isoelemicin Dari
Minyak Atsiri Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Alat Stahl 55
Gambar 4.20. Pola Fragmentasi Senyawa Trans-Isoelemicin
57
Gambar 4.21. Spektrum GC-MS Senyawa β-Ionon Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Alat Stahl
58
Gambar 4.22. Pola Fragmentasi Senyawa β-Ionon
59
Gambar 4.23. Spektrum GC-MS Senyawa Aristolen Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Alat Stahl
60
Gambar 4.24. Pola Fragmentasi Senyawa Aristolon
61
Gambar 4.25. Spektrum GC-MS Senyawa α-Pinen Dari Minyak Atsiri
Universitas Sumatera Utara
11
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Destilasi Uap Gambar 4.26. Pola Fragmentasi Senyawa α-Pinen Gambar 4.27. Spektrum GC-MS Senyawa Kamfene Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Destilasi Uap Gambar 4.28. Spektrum GC-MS Senyawa β-Ocimen Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Destilasi Uap Gambar 4.29. Spektrum GC-MS Senyawa β-Ocimen Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Destilasi Uap Gambar 4.30. Pola Fragmentasi Senyawa L-Linalool Gambar 4.31. Spektrum GC-MS Senyawa Kamfor Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Destilasi Uap Gambar 4.32. Spektrum GC-MS Senyawa Aristolen Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Destilasi Uap Gambar 4.33. Pola Fragmentasi Senyawa Aristolen Gambar 4.34. Spektrum GC-MS Senyawa Metil Isoeugenol Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Destilasi Uap Gambar 4.35. Spektrum GC-MS Senyawa α-Asaron Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Destilasi Uap Gambar 4.36. Spektrum GC-MS Senyawa β-Asaron Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Destilasi Uap Gambar 4.37. Spektrum GC-MS Senyawa Euasaron Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Destilasi Uap Gambar 4.38. Spektrum GC-MS Senyawa β-Ionon Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Destilasi Uap Gambar 4.39. Spektrum GC-MS Senyawa β-Ionon Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Destilasi Uap Gambar 4.40. Pola Fragmentasi Senyawa 2-Propanon,1-[dihidro-4-4-dimetil] Gambar 4.41. Spektrum GC-MS Senyawa Aristolen Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Destilasi Uap Gambar 4.42. Spektrum GC-MS Senyawa Isokalamendiol Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Destilasi Uap Gambar 4.43. Pola Fragmentasi Senyawa Isokalamendiol
62 63
64
65
66 67
68
69 70
71
72
72
72
73
74 76
76
77 77
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
12
Gambar 2.1. Tanaman Jerangau
5
Gambar 2.2. Struktur α-Asaron dan β-Asaron
9
Gambar 2.3. Pembentukan Asam Mevalonat Sebagai Zat Antara Dalam
Biosintesis Terpenoid.
14
Gambar 2.4. Reaksi Biosintesa Terpenoid
15
Gambar 2.5. Biosintesa Fenil Propanoid
17
Gambar 4.1. Kromatogram Minyak Atsiri Dari Rimpang Jerangau Yang Diperoleh
Secara Hidrodestilasi Dengan Alat Stahl
37
Gambar 4.2. Kromatogram Minyak Atsiri Dari Rimpang Jerangau Yang Diperoleh
Secara Hidrodestilasi Dengan Destilasi Ua
39
Gambar 4.3.Spektrum GC-MS Senyawa Kamfen Dari Minyak Atsiri Rimpang
Jerangau Dengan Menggunakan Alat
41
Gambar 4.4. Pola Fragmentasi Senyawa Kamfen
42
Gambar 4.5. Spektrum GC-MS Senyawa β-Ocimen Dari Minyak Atsiri Rimpang
Jerangau Dengan Menggunakan Alat Stahl
43
Gambar 4.6. Pola Fragmentasi Senyawa β-Ocimen
44
Gambar 4.7. Spektrum GC-MS Senyawa Kamfor Dari Minyak Atsiri Rimpang
Jerangau Dengan Menggunakan Alat Stahl
45
Gambar 4.8. Pola Fragmentasi Senyawa Kamfor
46
Gambar 4.9. Spektrum GC-MS Senyawa Metil Isoeugenol Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Alat Stahl
47
Gambar 4.10. Pola Fragmentasi Senyawa Metil Isoeugenol
48
Gambar 4.11. Struktur α-Asaron, β-Asaron, dan Euasaron
49
Gambar 4.12. Spektrum GC-MS Senyawa α-Asaron Dari Minyak Atsiri Rimpang
Jerangau Dengan Menggunakan Alat Stahl
50
Gambar 4.13. Spektrum GC-MS Senyawa β-Asaron Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Alat Stahl
50
Gambar 4.14. Spektrum GC-MS Senyawa Euasaron Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Alat Stahl
51
Gambar 4.15. Pola Fragmentasi Senyawa Asaron
51
Gambar 4.16. Pola Fragmentasi Senyawa Euasaron
52
Gambar 4.17. Spektrum GC-MS Senyawa Cis-Kalamen Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Alat Stahl
53
Gambar 4.18. Pola Fragmentasi Senyawa Cis-Kalamenen
54
Gambar 4.19. Spektrum GC-MS Senyawa Trans-Isoelemicin Dari
Minyak Atsiri Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Alat Stahl 55
Gambar 4.20. Pola Fragmentasi Senyawa Trans-Isoelemicin
57
Gambar 4.21. Spektrum GC-MS Senyawa β-Ionon Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Alat Stahl
58
Gambar 4.22. Pola Fragmentasi Senyawa β-Ionon
59
Gambar 4.23. Spektrum GC-MS Senyawa Aristolen Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Alat Stahl
60
Gambar 4.24. Pola Fragmentasi Senyawa Aristolon
61
Gambar 4.25. Spektrum GC-MS Senyawa α-Pinen Dari Minyak Atsiri
Universitas Sumatera Utara
13
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Destilasi Uap Gambar 4.26. Pola Fragmentasi Senyawa α-Pinen Gambar 4.27. Spektrum GC-MS Senyawa Kamfene Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Destilasi Uap Gambar 4.28. Spektrum GC-MS Senyawa β-Ocimen Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Destilasi Uap Gambar 4.29. Spektrum GC-MS Senyawa β-Ocimen Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Destilasi Uap Gambar 4.30. Pola Fragmentasi Senyawa L-Linalool Gambar 4.31. Spektrum GC-MS Senyawa Kamfor Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Destilasi Uap Gambar 4.32. Spektrum GC-MS Senyawa Aristolen Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Destilasi Uap Gambar 4.33. Pola Fragmentasi Senyawa Aristolen Gambar 4.34. Spektrum GC-MS Senyawa Metil Isoeugenol Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Destilasi Uap Gambar 4.35. Spektrum GC-MS Senyawa α-Asaron Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Destilasi Uap Gambar 4.36. Spektrum GC-MS Senyawa β-Asaron Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Destilasi Uap Gambar 4.37. Spektrum GC-MS Senyawa Euasaron Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Destilasi Uap Gambar 4.38. Spektrum GC-MS Senyawa β-Ionon Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Destilasi Uap Gambar 4.39. Spektrum GC-MS Senyawa β-Ionon Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Destilasi Uap Gambar 4.40. Pola Fragmentasi Senyawa 2-Propanon,1-[dihidro-4-4-dimetil] Gambar 4.41. Spektrum GC-MS Senyawa Aristolen Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Destilasi Uap Gambar 4.42. Spektrum GC-MS Senyawa Isokalamendiol Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Destilasi Uap Gambar 4.43. Pola Fragmentasi Senyawa Isokalamendiol
62 63
64
65
66 67
68
69 70
71
72
72
72
73
74 76
76
77 77
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
14
Lampiran 1. Spektrum GC-MS dari Senyawa Kamfen dengan Alat Stahl
84
Lampiran 2. Spektrum GC-MS dari Senyawa β-Ocimen dengan Alat Stahl
85
Lampiran 3. Spektrum GC-MS dari Senyawa Kamfor dengan Alat Stahl
86
Lampiran 4. Spektrum GC-MS dari Senyawa Metil Isoeugenol dengan Alat Stahl 87
Lampiran 5. Spektrum GC-MS dari Senyawa Euasaron dengan Alat Stahl
88
Lampiran 6. Spektrum GC-MS dari Senyawa β-Asaron dengan Alat Stahl
89
Lampiran 7. Spektrum GC-MS dari Senyawa α-Asaron dengan Alat Stahl
90
Lampiran 8. Spektrum GC-MS dari Senyawa Cis-Kalamenen dengan Alat Stahl 91
Lampiran 9. Spektrum GC-MS dari Senyawa Trans-Isoelemicin dengan
Alat Stahl
92
Lampiran 10. Spektrum GC-MS dari Senyawa β-Ionon dengan Alat Stahl
93
Lampiran 11. Spektrum GC-MS dari Senyawa Aristolon dengan Alat Stahl
94
Lampiran 12. Spektrum GC-MS dari Senyawa α-Pinen dengan Destilasi Uap
95
Lampiran 13. Spektrum GC-MS dari Senyawa Kamfene dengan Destilasi Uap 96
Lampiran 14. Spektrum GC-MS dari Senyawa β-Ocimen dengan Destilasi Uap 97
Lampiran 15. Spektrum GC-MS dari Senyawa Linalool dengan Destilasi Uap
98
Lampiran 16. Spektrum GC-MS dari Senyawa Kamfor dengan Destilasi Uap
99
Lampiran 17. Spektrum GC-MS dari Senyawa Aristolen dengan Destilasi Uap 100
Lampiran 18. Spektrum GC-MS dari Senyawa Metil Isoeugenoldengan
Destilasi Uap
101
Lampiran 19. Spektrum GC-MS dari Senyawa Euasaron dengan Destilasi Uap 102
Lampiran 20. Spektrum GC-MS dari Senyawa α-Asaron dengan Destilasi Uap 103
Lampiran 21. Spektrum GC-MS dari Senyawa β-Asaron dengan Destilasi Uap 104
Lampiran 22. Spektrum GC-MS dari Senyawa β-Ionon dengan Destilasi Uap
105
Lampiran 23. Spektrum GC-MS dari Senyawa
2-Propanon,1-[dihidro-4-4-dimetil] dengan Destilasi Uap
106
Lampiran 24. Spektrum GC-MS dari Senyawa Aristolon dengan Destilasi Uap 107
Lampiran 25. Spektrum GC-MS dari Senyawa Isokalamendiol dengan Destilasi
Uap 108
Lampiran 26. Gambar alat Stahl
109
Lampiran 27. Gambar alat Destilasi Uap
110
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR SINGKATAN
IPP DMAPP GPP FPP GGPP GC-MS
= Isopentenil Piroposfat = Dimetil Alil Piroposfat = Geranil Piroposfat = Farnesil Piroposfat = Geranil-Geranil Piroposfat = Gass Chromatography-Mass Spectra
15
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
16
Tabel 2.1. Komposisi Minyak Atsiri Jerangau Tabel 4.1. Hasil Isolasi Minyak Atsiri Melalui Hidrodestilasi Tabel 4.2. Hasil Isolasi Minyak Atsiri Melalui Destilasi Uap Tabel 4.3. Komponen Senyawa Minyak Atsiri Pada Rimpang Jerangau Yang
Diperoleh Melalui Metode Hidrodestilasi Menggunakan Alat Stahl Tabel 4.4. Komponen Senyawa Minyak Atsiri Pada Rimpang Jerangau Yang Diperoleh Melalui Metode Destilasi Uap
8 36 37
38
40
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
6
Telah dilakukan studi perbandingan komposisi minyak atsiri dari rimpang jerangau yang diperoleh dari hasil isolasi menggunakan metode hidrodestilasi dan destilasi uap air. Minyak atsiri yang dihasilkan dengan menggunakan metode hidrodestilasi maupun destilasi uap digunakan rimpang jerangau yang basah. Selanjutnya minyak atsiri yang diperoleh dianalisis komposisinya dengan menggunakan GC-MS. Melalui metode hidrodestilasi, diperoleh rendemen minyak atsiri sebanyak 0,325% v/w, yang terdiri dari 13 jenis senyawa dimana diantaranya sebanyak 11 senyawa yang dapat diidentifikasi, yaitu : Kamfen (1,87%), β-Ocimen (1,42%), Kamfor (1,12%), Metil Isoeugenol (12,97%), Euasaron (1,87%), Asaron (60,34%), Cis-Calamenen (1,75%), Trans-Isoelemicin (1,14%), β-Ionon (1,97%) dan Aristolon (2,43%). Selanjutnya melalui metode destilasi uap diperoleh rendemen minyak atsiri sebanyak 0,35% v/w, yang terdiri dari 18 jenis senyawa dimana sebanyak 14 senyawa yang dapat diidentifikasi, yaitu : α-Pinen (0,37%), Kamfen (1,69%), β-Ocimen (1,33%), Linalool (0,45%), Kamfor (1,04%), Aristolen (0,17%), Metil Isoeugenol (14,91%), Euasaron (2,30%), Asaron (54,33%), β-Ionon (0,62%), 2-Propanon,1-[dihidro-4-4-dimetil] (2,26%), Aristolon (3,36%), dan Isokalamendiol (0,85%).
Universitas Sumatera Utara
7
ANALYSIS GC – MS THE COMPONENT ESSENTIAL OILS FROM JERANGAU RHIZOMES (Acorus calamus ) RESULTED WITH USING HYDRODISTILLATION COMPARATIED TO STEAM DISTILLATION METHOD
ABSTRACT
It had been studied ratio the composistion essential oils from Jerangau rhizomes obtained from isolation using the method of hidrodistillation and steam distillation. Essential oils was yielded using hidrodistillation method and steam distilation with fresh rhizome. And then, composition of essential oils that yielded were analyzed using GC-MS. Through hydrodistilation method, essential oil yield obtained a number of 0,325%, v/w, which consists of 13 types compounds which include a total of 11 compounds that can be identified, there are : Camphene (1,87%), β-Ocimene (1,42%), Camphor (1,12%), Methyl Isoeugenol 12,97%), Euasarone (1,87%), Asarone (60,34%), Cis-Calamenene (1,75%), Trans-Isoelemicin (1,14%), β-Ionone (1,97%), and Aristolone (2,43%). And then, by steam distilations obtained essential oils a number of 0,35%, v/w, which consists of 18 types compounds which include a total of 14 compounds that can be indetified, there are : α-Pinene (0,37%), Camphene (1,69%), β-Ocimene (1,33%), Linalool (0,45%), Camphor (1,04%), Aristolen (0,17%), Methyl Isoeugenol (14,91%), Euasarone (2,30%), Asarone (54,33%), βIonone (0,62%), 2-Propanone,1-[dihydro-4-4-dimethyl] (2,26%), Aristolone (3,36%), and Isocalamendiol (0,85%).
Universitas Sumatera Utara
17
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Di Indonesia, bahan-bahan tanaman yang mengandung minyak atsiri sejak dulu telah digunakan secara turun temurun dalam ramuan obat-obatan tradisional. Sumber bahan-bahan tanaman tersebut dewasa ini digunakan untuk keperluan bahan pangan, bahan obat-obatan, cita rasa (penyedap), kosmetika, dan wangi- wangian (parfum). Berbagai tanaman dapat menghasilkan minyak atsiri yang merupakan minyak yang dapat menguap dan mengandung aroma atau wangi yang khas baik bersumber dari daun, batang, bunga maupun akar tumbuhan (Guenther, 1987).
Minyak atsiri dikenal dengan nama minyak eteris atau minyak terbang merupakan bahan yang bersifat mudah menguap (volatile), mempunyai rasa getir, dan bau mirip tanaman asalnya yang diambil dari bagian- bagian tanaman seperti daun, buah, biji, bunga, akar, rimpang, kulit kayu, bahkan seluruh bagian tanaman. Minyak atsiri selain dihasilkan oleh tanaman, dapat juga sebagai bentuk dari hasil degradasi oleh enzim atau dibuat secara sintetis (Sastrohamidjojo, 1987).
Jerangau (Acorus calamus) merupakan salah satu dari banyak jenis tanaman yang memiliki kandungan minyak atsiri. Tanaman ini masih kurang dikenal oleh masyarakat dan belum banyak orang tahu tentang jerangau, akan tetapi tanaman ini memiliki rimpang yang mengandung minyak atsiri dan berguna sebagai pengusir serangga, menghilangkan rasa sakit, menambah nafsu makan, dan lainnya. Tanaman ini banyak dijadikan obat-obatan tradisional oleh suku Batak, Karo, dan suku lainnya yang berada di Sumatera Utara. Jenis tanaman ini menyukai tempat lembab seperti di tepi danau dan sungai. Meskipun tanaman ini banyak terdapat di Indonesia, tetapi belum pernah ada pengusaha yang berminat untuk membudidayakannya sebagai penghasil minyak atsiri calamus oil. Penggunaan calamus oil mulai untuk parfum, industri farmasi sampai ke pemberi aroma pada berbagai label minuman serta rokok.
Universitas Sumatera Utara
18
Beberapa perusahaan farmasi sampai saat ini masih mengimpor calamus oil. Dalam industri parfum, calamus oil hanya akan dipakai untuk jenis-jenis produk parfum maupun kosmetika (Anonim I, 2006).
Penelitian tentang komponen minyak rimpang jerangau sudah pernah dilakukan oleh Dorna Sihite dimana mengetahui karakteristik dasar dari minyak atsiri jerangau dari bagian rimpang dan batang. Metode yang digunakan adalah metode uap dan air. Minyak atsiri yang diperoleh diuji kandungan sifat fisis dan kimianya (Sihite,2009).
Isolasi minyak atsiri dari bahan alam dapat bersumber dari akar, batang, dan daun. Menurut Dewan Atsiri Indonesia, proses produksi minyak atsiri dapat ditempuh melalui 3 cara, yaitu (1) pengempaan (pressing), (2) ekstraksi menggunakan pelarut (solvent extraction), dan (3) penyulingan (distillation) (Anonimous II, 2009). Penyulingan merupakan metode yang paling banyak digunakan untuk mendapatkan minyak atsiri. Penyulingan dilakukan dengan mendidihkan bahan baku di dalam ketel suling sehingga terdapat uap yang diperlukan untuk memisahkan minyak atsiri dengan cara mengalirkan uap jenuh dari ketel pendidih air (boiler) ke dalam ketel penyulingan. Proses ini berdasarkan perbedaan titik uapnya dan dilakukan terhadap minyak yang tidak larut dalam air. Ada tiga sistem penyulingan minyak atsiri, yaitu penyulingan dengan air, penyulingan dengan air dan uap dan penyulingan dengan uap.
Sistem penyulingan air banyak diterapkan, karena alat tersebut cukup sederhana, kuat, harganya lebih murah, dapat dipindah-pindahkan serta dapat mengektraksi minyak dari bahan yang berbentuk bubuk. Akan tetapi, pengektraksian minyak atsiri tidak dapat berlangsung sempurna, walaupun bahan telah dirajang dan beberapa jenis eter akan terhidrolisa. Keuntungan penyulingan dengan air dan uap adalah karena uap berpenetrasi secara merata ke dalam jaringan bahan dan suhu dapat dipertahankan pada 100oC. Lama penyulingan lebih singkat dengan rendemen yang lebih banyak. Penyulingan dengan uap baik digunakan untuk mengekstraksi minyak dari biji-bijian, akar dan kayu-kayuan yang umumnya mengandung komponen minyak yang bertitik didih tinggi. Sistem penyulingan ini tidak baik dilakukan pada bahan yang mengandung minyak atsiri yang mudah rusak oleh pemanasan dan air (Ketaren, 1985). Metode penyulingan uap menghasilkan rendemen yang relatif lebih tinggi
Universitas Sumatera Utara
19
dibandingkan dengan metode penyulingan air karena dalam penyulingan air komponen minyak yang memiliki titik didih tinggi dan bersifat larut dalam air tidak dapat menguap secara sempurna sehingga banyak minyak yang hilang atau tidak tersuling (Sastrohamidjojo, 2004).
Berdasarkan hal diatas, penulis tertarik untuk membandingkan komposisi minyak atsiri yang diperoleh dari rimpang jerangau dengan menggunakan metode hidrodestilasi menggunakan alat stahl dan destilasi uap. Analisis komponen minyak atsiri dari tumbuhan Jerangau (Acorus calamus) dilakukan melalui pemeriksaan dengan GC-MS.
1.2. Permasalahan
1. Apakah minyak atsiri yang terdapat pada rimpang tanaman Jerangau (Acorus calamus) dapat diperoleh melalui hidrodestilasi atau dengan destilasi uap
2. Sejauh mana adanya perbedaan komponen kimia minyak atsiri yang diperoleh dari rimpang tanaman Jerangau (Acorus calamus) dapat diidentifikasi melalui analisis GC-MS bila dibandingkan antara hasil isolasi secara hidrodestilasi dengan destilasi uap.
1.3. Batasan Masalah
Penelitian ini dibatasi pada penentuan komponen minyak atsiri yang diperoleh dari metode hidrodestilasi dan destilasi uap, serta analisis kandungan atsirinya dengan menggunakan GC-MS.
1.4. Tujuan Penelitian
1. Untuk mendapatkan minyak atsiri dari rimpang tanaman Jerangau (Acorus calamus) secara hidrodestilasi atau dengan destilasi uap.
2. Untuk mengetahui komposisi kimia minyak atsiri yang terkandung di dalam rimpang Jerangau (Acorus calamus) dengan GC-MS bila dibandingkan antara hasil yang diperoleh melalui isolasi secara hidrodestilasi dengan destilasi uap.
Universitas Sumatera Utara
20
3. Untuk mrengetahui perbedaan komposisi senyawa dalam minyak atsiri yang diperoleh melalui isolasi secara hidrodestilasi dengan destilasi uap
1.5. Manfaat Penelitian Penelitian ini diharapkan dapat menambah informasi tentang tanaman penghasil minyak atsiri sebagai hasil hutan bukan kayu dan mengenai komponen kimia minyak atsiri jerangau yang kemudian dapat diaplikasikan dalam industri oleh masyarakat.
1.6. Lokasi Penelitian Penelitian untuk hidrodestilasi dan destilasi uap dilakukan di Laboratorium Kimia Organik FMIPA USU Medan dan analisis GC-MS dilakukan di Laboratorium Kimia Organik FMIPA UGM Yogyakarta.
1.7. Metodologi Penelitian Penelitian ini merupakan eksperimen laboratorium dan sebagai objek penelitian adalah rimpang tanaman jerangau segar yang diperoleh dari Desa Penen Kabupaten Deli Serdang. Rimpang tanaman jerangau yang masih segar dirajang dan ditimbang lalu didestilasi bersama air, sedangkan sebagian yang telah dirajang didestilasi dengan cara destilasi uap. Minyak atsiri yang masih bergabung dengan air dijenuhkan dengan NaCl, diekstraksi dengan dietil eter dan dihilangkan airnya dengan penambahan natrium sulfat anhidrous kemudian eternya diuapkan. Minyak atsiri sebagai residu yang diperoleh selanjutnya dianalisis komponen kandungan kimianya dengan GC-MS.
Universitas Sumatera Utara
21
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Tanaman Jerangau (Acorus calamus) Jerangau merupakan tumbuhan spora air yang banyak dijumpai di kawasan tepi sungai. Tumbuhan ini berasal dari Eropa, Asia dan Amerika. Di Indonesia didapati tumbuh liar di hutan-hutan.
Gambar 2.1. Tanaman Jerangau
Universitas Sumatera Utara
22
Taksonomi Tanaman Jerangau
Kingdom Divisi Kelas Ordo Famili Genus Spesies Nama Inggris Nama Indonesia Nama Daerah
: Plantae : Magnoliophyta : Liliopsida : Acorales : Acoraceae : Acorus : Acorus calamus : Sweet Flag, Sweet root, Calamus : Dringo, Jerangau : Jeurunger (Aceh), Jerango (Gayo), Jarango
(Batak), Daringo (Sunda), Dlingo (Jawa Tengah), jarianggu (Minangkabau), Ai wahu(Ambon) (Balakumbahan, 2010).
Jerangau mempunyai rimpang yang berbau wangi. Penampang rimpang sekitar 1 cm sampai dengan 1,5 cm, sementara akarnya sekitar 3 mm sampai dengan 4 mm. Rimpang beruas-ruas dengan tunas pada tiap ruas. Panjang rimpang tergantung pada umur tanaman serta tingkat kegemburan lumpur. Jerangau tumbuh merumpun membentuk satu koloni tanaman yang makin lama akan semakin melebar. Jerangau memiliki rimpang yang berbau wangi. Kulit rimpangnya berwarna coklat muda dengan warna putih di dalamnya. Daunnya tebal dan keras berbentuk seperti pedang. Apabila daunnya dikoyakkan akan menghasilkan bau yang wangi. Jerangau merupakan tanaman yang mengandung minyak atsiri. Tanaman jerangau berkembang biak melalui tunas rimpang yang akan tumbuh menjadi sulur serta individu tanaman baru (Anonim I, 2006).
Pertumbuhan Jerangau pada Kwazulu-Natal, Afrika Selatan, sebelumnya telah ditemukan aktivitas anti bakteri, dengan menggunakan fraksinasi Bioassay sehingga fenilpropanoid, β-asaron dapat diisolasi dari rimpang Jerangau. Senyawa ini memiliki aktivitas anti bakteri. Kegunaan Jerangau pada obat digestif tidak berlanjut pada banyak negara, hal ini disebabkan karena bersifat racun dan karsinogen. Sifat racun ini
Universitas Sumatera Utara
23
berasal dari β-asaron, dimana senyawa ini dapat menyebabkan kanker hati.Perbedaan jenis Jerangau yang digunakan akan membedakan jumlah β-asaron yang terdapat di dalamnya. Tingkat racun dan karsinogenitas pada hewan dapat ditunjukkan dengan berbagai penelitian dan Jerangau banyak digunakan pada obat-obatan tradisional (Staden, 2002). Konsentrasi rendah dari β-asaron tidak mempengaruhi metabolisme manusia, namun sangat mempengaruhi kehidupan metabolisme tikus dengan atau tanpa aktivasi, dimana β-asaron dapat merusak hati dan menyebabkan kanker. Kanker diidentifikasi sebagai Leiomyosarcomas. Kandungan β-asaron yang tinggi (5000 ppm atau 5%) menunjukkan tanda positif berbahaya bagi manusia (http://www.inchem.org/documents/jecfa/jecmono/v16je04.htm diakses 16 mei 2012).
2.1.1. Manfaat Jerangau
Rimpang Acorus calamus berkhasiat sebagai obat penenang, lambung dan obat limpa. Jerangau juga dapat digunakan dalam ramuan yang digunakan oleh wanita selepas bersalin bersama cekur. Ia mempunyai ciri-ciri anti oksidan . Selain itu, jerangau juga bermanfaat sebagai perangsang, menghilangkan sakit, menambah nafsu makan, dan tonik. Kegunaannya cukup banyak terutama untuk meredakan radang. Contoh penyakit yang dapat diatasi jerangau antara lain bengkak, kudis, limpa bengkak, cacar sapi, mimisan, demam, dan lainnya (Anonim I, 2006).
Rimpang jerangau dilaporkan dapat mengurangi penyakit perut seperti disentri dan asma dan juga digunakan sebagai insektisida, racun dan stimulan. Ekstrak alkohol dari rimpang Jerangau digunakan sebagai anti bakteri. Pada masyarakat Batak Toba dan Karo, jerangau umumnya digunakan untuk obat tradisional dan dipercaya dapat mengusir roh jahat.
Universitas Sumatera Utara
24
2.1.2 Komposisi Minyak Atsiri Jerangau
Rimpang (kering angin) mengandung sekitar 27% minyak atsiri dengan komposisi seperti tabel 2.1
Tabel 2.1 Komposisi minyak atsiri jerangau menurut Agusta (2000)
No. Senyawa Kandungan (%)
1. Metil eugenol 2. α-Kurkuinina 3. α-Zingiberena 4. β-Farnesena 5. 7,11-Dimetil-3-metilena-1,6,10 dodekatriena 6. 4a,5,6,7,8a-Heksahidro-7α-isopropil 4αβ, 8αβ-dimetil
2(1H)-naftalena 7. β-Asaron 8. α-Asaron 9. Asaron
1,25 1,05 3,41 1,07 1,57 0,59
2,70 79,70 4,29
Penyusun aktif pada tanaman Jerangau adalah β-asaron [(Z)-asaron] yang mana merupakan penyusun mayor dalam batang (27,4 – 45,5%), dengan Acorenon lebih dominan di dalam rimpang (20,86%) diikuti Isocalamendiol (12,75%) (Venskutonsis et al., 2003). Disamping hidrokarbon Monoterpen, keton sekuistrin, (trans- atau α) Asaron (2,4,5-trimetoksi-1-propenilbenzen), dan β-Asaron(cis-2,4,5trimetoksi-1-propenilbenzen) dan eugenol juga diidentifikasi (Kindscher dan Kelly, 1992). Beberapa senyawa lain yang juga telah diidentifikasi pada Jerangau adalah (-)4-Terpineol, 2-Alil-5-etoksi04-metoksifenol, Epiudesmin, Lisidin, (-)-Spathulenol, Borneol, Furil etil keton, 2,2,5,5- Tetrametil-3-Heksanol, Bornil Asetat, Linalool, Elemisin, Aseptofenon, Butil Butanoat, dan Asam linoleat (George et al., 1986).
Universitas Sumatera Utara
25
H3C O
CH3 O
O CH3
CH3
H3C O
CH3 O
O CH3
CH3
α-Asaron
β-Asaron
Gambar 2.2. Struktur α-Asaron dan β-Asaron
Beberapa jenis minyak atsiri dikenal dapat meningkatkan aktivitas mental penggunanya atau memiliki aktivitas sebagai psikoaktif. Minyak atsiri dari Jerangau memiliki kandungan asaron berikut dua isomer alpha dan beta yang sangat tinggi (sekitar 85%). Asaron salah satu prazat alami dalam sintesis obat Psychedelic TMA-2 (Trimetoksiamphetamin) (Agusta, 2000).
2.2. Minyak Atsiri
Minyak atsiri dihasilkan dari bagian jaringan tanaman tertentu seperti akar, batang, kulit, daun, buah, atau biji. Sifat minyak atsiri yang menonjol antara lain mudah menguap pada suhu kamar, mempunyai rasa getir, berbau wangi sesuai aroma tanaman yang menghasilkannya dan umumnya larut dalam pelarut organik (Lutony dan Rahmayati, 2000).
Minyak atsiri dihasilkan di dalam tubuh tanaman dan disimpan dalam kelenjar minyak atsiri. Kelenjar minyak atsiri dalam tanaman disebut kelenjar internal dan di luar tanaman disebut dengan kelenjar eksternal (Koensoemardiyah, 2010).
Minyak atsiri, minyak mudah menguap, atau minyak terbang, merupakan campuran dari senyawa yang berwujud cairan atau padatan yang memiliki komposisi maupun titik didih yang beragam. Minyak atsiri dibagi menjadi dua kelompok, yaitu :
Universitas Sumatera Utara
26
1. Minyak atsiri yang dengan mudah dapat dipisahkan menjadi komponen- komponen atau penyusun murninya. Komponen-komponen ini dapat menjadi bahan dasar untuk diproses menjadi produk- produk lain, contoh : minyak sereh, minyak daun cengkeh, minyak permai, dan minyak terpentin.
2. Minyak atsiri yang sukar dipisahkan menjadi komponen murninya, contoh : minyak akar wangi, minyak nilam, dan minyak kenanga. Biasanya minyak atsiri tersebut langsung dapat digunakan tanpa diisolasi komponen-komponennya sebagai pewangi berbagai produk (Sastrohamidjojo, 2004).
Minyak atsiri mengandung campuran pelik dari bahan-bahan hayati, termasuk didalamnya adalah aldehid, alkohol, ester, keton, dan terpen. Bahan-bahan ini kemungkinan merupakan sisa metabolisme tumbuh-tumbuhan yang digunakan untuk menjalankan peran ganda, seperti menarik serangga perusak. Minyak atsiri dari beraneka ragam tanaman menghasilkan aroma yang berbeda, bahkan satu jenis tumbuhan yang sama bila ditanam di tempat yang berlainan mampu menghasilkan aroma yang berbeda. Iklim, keberadaan tanah, sinar matahari, cara pengolahan tidak hanya mempengaruhi rendemen minyak atsiri tetapi berpengaruh pula pada aromanya (Harris, 1990).
Minyak atsiri merupakan salah satu komoditas ekspor agroindustri potensial yang dapat menjadi andalan bagi Indonesia untuk mendapatkan devisa. Data statistik ekspor-impor dunia menunjukkan bahwa konsumsi minyak atsiri dan turunannya naik sekitar 10% dari tahun ke tahun. Kenaikan tersebut didorong oleh perkembangan kebutuhan untuk industri food flavouring, indutrsi kosmetik dan wewangian (Anonim II, 2009).
Minyak atsiri banyak dibutuhkan di berbagai industri, seperti pada industri kosmetik (sabun, pasta gigi, sampo, lotion dan parfum), pada industri makanan digunakan sebagai bahan penyedap atau penambah cita rasa, dalam industri farmasi atau obat–obatan (anti nyeri, anti infeksi, pembunuh bakteri), bahkan dapat digunakan pula sebagai insektisida. Oleh karena itu, minyak atsiri banyak dicari oleh berbagai negara (Lutony dan Rahmayanti, 2002).
Universitas Sumatera Utara
27
2.2.1. Komposisi Kimia Minyak Atsiri
Pada umumnya perbedaan komposisi minyak atsiri disebabkan perbedaan jenis tanaman penghasil, kondisi iklim, tanah tempat tumbuh, umur panenan, metode ekstraksi yang digunakan dan cara penyimpanan minyak.
Minyak atsiri biasanya terdiri dari berbagai campuran persenyawaan kimia yang terbentuk dari unsur karbon (C), Hidrogen (H), dan Oksigen (O). Pada umumnya komponen kimia minyak atsiri dibagai menjadi dua golongan, yaitu: 1. Hidrokarbon yang terutama terdiri dari persenyawaan terpen 2. Hidrokarbon teroksigenasi
A. Golongan Hidrokarbon Persenyawaan yang termasuk golongan ini terbentuk dari unsur Karbon (C),
dan Hidrogen (H). jenis Hidrokarbon yang terdapat dalam minyak atsiri sebagian besar terdiri dari monoterpen (unit isopren), sesquiterpen (3 unit isopren), diterpen (4 unit isopren), dan politerpen.
B. Golongan Hidrokarbon Teroksigenasi Komponen kimia dari golongan ini terbentuk dari unsur Karbon (C), Hidrogen
(H), dan Oksigen (O). persenyawaan yang termasuk dalam golongan ini adalah persenyawaan alkohol, aldehid, ester. Fenol. Ikatan Karbon yang terdapat dalam molekulnya dapat terdiri dari ikatan tunggal, ikatan rangkap dua dan ikatan rangkap tiga. Terpen mengandung ikatan tunggal dan ikatan rangkap dua. Senyawa terpen memiliki aroma kurang wangi, skar larut dalam alkohol encer dan jika disimpan dalam waktu lama akan membentuk resin. Golongan hidrokarbon teroksigenasi merupakan senyawa yang penting dalam minyak atsiri karena umumnya aroma yang lebih wangi. Fraksi terpen perlu dipisahkan untuk tujuan tertentu, misalnya untuk pembuatan parfum, sehingga didapatkan minyak atsiri yang bebas terpen (Ketaren, 1985).
Penyelidikan terhadap kandungan kimianya menunjukkan bahwa sebagian besar komponen minyak atsiri terdiri dari senyawa-senyawa yang hanya mengandung
Universitas Sumatera Utara
28
karbon dan hidrogen atau karbon, hidrogen dan oksigen yang tidak bersifat aromatik ataupun bersifat aromatik. Senyawa-senyawa yang tidak bersifat aromatik biasanya termasuk ke dalam golongan senyawa terpenoid. Senyawa terpenoid dalam minyak atsiri terdiri dari senyawa dengan jumlah atom C berjumlah 10 atau disebut dengan monoterpen dan atom C yang berjumlah 15 atau disebut dengan sesquiterpen. Fraksi yang paling mudah menguap dari hasil destilasi fraksinasi biasanya terdiri dari senyawa-senyawa monoterpen dengan jumlah atom C berjumlah 10. Sedangkan fraksi yang mempunyai titik didih lebih tinggi biasanya senyawa-senyawa sesquiterpen.
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 (Harborne, 1987).
2.2.2. Sumber Minyak Atsiri
Minyak atsiri merupakan salah satu akhir proses metabolisme sekunder dalam tumbuhan. Tumbuhan penghasil minyak atsiri antara lain termasuk famili Pinaceae, Labiatae, Compositae, Lauraceae, Myrtaceae, Rutaceae, Piperaceae, Zingiberaceae, Umbelliferae, dan Gramineae. Minyak atsiri terdapat pada setiap bagian tumbuhan, yaitu di daun, bunga, buah, biji, batang, kulit, akar, dan rimpang (Ketaren, 1985).
2.2.3. Biosintesa Pembentukan Minyak Atsiri
Minyak atsiri pada umumnya mengandung persenyawaan terpena dalam jumlah yang besar, dimana terpena merupakan persenyawaan hidrokarbon tidak jenuh dan unit terkecil dalam molekulnya disebut dengan isoprene (C5H8) (Agusta,2000)
Istilah “terpenoida” di sini dipilih untuk semua senyawa yang terbentuk dari satuan isoprena tanpa memperhatikan gugus fungsi yang ada, sementara terpena
Universitas Sumatera Utara
29
mengacu khusus ke hidrokarbon. Dengan kata lain, senyawa terpenoida dapat digambarkan sebagai sebuah terpena yang telah mengalami modifikasi, di mana kelompok-kelompok metil dipindahkan atau dihapus, atau ditambahkan atom oksigen. Sebaliknya, beberapa penulis menggunakan istilah "terpena" lebih luas untuk menyertakan terpenoida (Robinson, 1995).
Secara umum biosintesa terpenoida dengan terjadinya 3 reaksi dasar yaitu: 1. Pembentukan isoprena aktif berasal dari asam asetat melalui asam mevalonat. Asam
asetat setelah diaktifkan oleh koenzim A (Ko-A) melakukan kondensasi jenis Claisen menghasilkan Asetoasetil Ko-A. Senyawa ini dengan Asetil Ko-A melakukan kondensasi jenis Aldol menghasilkan rantai karbon bercabang sebagaimana ditemukan pada asam mevalonat (Gambar 2.3)
O
CoA-SH CH3COOH Asam asetat
CH3C-SHCoA Asetil Koenzim A
OO
O
O
CH3-C-SCoA + CH3-C-SCoA
OO
O
CH3-C-CH2-C-SCoA + CoA-SH Asetoasetil Ko-A
OH O
CH3-C-CH2-C-SCoA + CH3-C-SCoA
Asetoasetil Ko-A
Asetil Ko-A
CH3-C-CH2-C-SCoA CH2-C-SCoA O
Universitas Sumatera Utara
30
OH O
OH O
CH3-C-CH2-C-SCoA H-OH
CH3-C-CH2-C-SCoA + CoA-SH
CH2-C-SCoA
O
OH O [H]
CH3-C-CH2-C-SCoA H2O
CH2-C-OH
O
CH2-C-OH
O
OH
CH3-C-CH2-CH2-OH
CH2-C-OH O
Asam mevalonat
Gambar 2.3. Pembentukan asam mevalonat sebagai zat antara dalam biosintesis terpenoid
2. Penggabungan kepala dan ekor dua unit isoprena akan membentuk mono-, seskui-, di-, tri-, tetra-, dan poli- terpenoida.
Setelah asam mevalonat terbentuk, reaksi-reaksi berikutnya adalah fosforilasi, eliminasi asam posfat, dan dekarboksilasi menghasilkan Isopentenil Pirofosfat (IPP). Selanjutnya berisomerisasi menjadi Dimetil Alil Pirofosfat (DMAPP) oleh enzim isomerase. IPP inilah yang bergabung dari kepala ke ekor dengan DMAPP. Penggabungan ini terjadi karena serangan elektron dari ikatan rangkap IPP terhadap atom karbon dari DMAPP yang kekurangan elektron diikuti oleh penyingkiran ion pirofosfat mengasilkan Geranil Pirofosfat (GPP) yaitu senyawa antara bagi semua senyawa monoterpenoida. Penggabungan selanjutnya antara satu unit IPP dan GPP dengan mekanisme yang sama menghasilkan Farnesil Pirofosfat (FPP) yang merupakan senyawa antara bagi semua senyawa seskuiterpenoida. Senyawa diterpenoida diturunkan dari Geranil – Geranil Pirofosfat (GGPP) yang berasal dari kondensasi antara satu uni IPP dan GPP dengan mekanisme yang sama (Gambar 2.4)
Universitas Sumatera Utara
31
OH
CH3-C-CH2-CH2-OH
ATP 3 tahap
CH2-C-OH
O Asam mevalonat
OP O
CH3-C-CH2-C-O- dekarboksilasi CH2=C-CH2-CH2-OPP
CH2-CH2-OPP
CH3
Isopentenil Pirofosfat (IPP)
CH3-C-CH2-CH2-OPP
CH3-C-CH2-CH2-OPP enzim isomerase
CH2
CH3-C=CH-CH2-OPP
Dimetil Alil Pirofosfat CH2 CH3 (DMAPP)
+ OPP OPP IPP DMAPP
GPP
+ OPP
Geranil Pirofosfat (GPP)
OPP
Reaksi Sekunder
Monoterpen
IPP
OPP
IPP
+ OPP
Farnesil pirofosfat (FPP)
OPP
Seskuiterpenoid (C15) X3 Triterpenoid (C30)
Geranil-Geranil Pirofosfat (GGPP)
Diterpen (C20)
X2 Tetraterpen (C40)
OPP
Gambar 2.4. Reaksi Biosintesa Terpenoid
Universitas Sumatera Utara
32
3. Dalam pembentukan senyawa terpenoid, GPP, FPP, dan GGPP satu persatu hanya melibatkan beberapa jenis reaksi sekunder. Reaksi-reaksi sekunder ini lazimnya adalah hidrolisa, siklisasi, oksidasi, reduksi, dan reaksi-reaksi spontan yang dapat berlangsung dengan mudah dalam suasana netral dan suhu kamar seperti isomerisasi, dehidrasi, dekarboksilasi, dan sebagainya (Pinder, 1960).
Kelompok komponen besar lainnya dalam minyak atsiri adalah senyawa fenilpropena(C6-C3) sebagai rantai samping. Kelompok senyawa ini dalam minyak atsiri umumnya terdapat dalam bentuk senyawa fenol atau ester fenol. Secara umum biosintesa pembentukan fenil propanoid berasal dari asam amino aromatik fenilalanin dan tirosina yang disintesis melalui jalur biosintesis asam shikimat. Dalam jalur biosintesis ini, dua metabolit glukosa, eritrosa 4-fosfat dan fosfoenolpiruvat, bereaksi menghasilkan DAPH. Senyawa ini membentuk cincin menjadi asam 5-dehidrokuinat dan selanjutnya mengalami perubahan menjadi asam shikimat. Pengeluaran zat antara melalui fosforilasi oleh asam shikimat akan menghasilkan asam korismat yang berperan sangat penting sebagai titik pusat zat antara. Zat antara ini akan diubah menjadi asam antranilat dan triptofan, dan sebagian lagi menjadi asam prefenat yang merupakan bagian nonaromatik. Asam prefenat ini akan diubah menjadi senyawa aromatik melalui dua jalur. Pertama melalui proses dehidrasi dan dekarboksilasi berkelanjutan untuk membentuk asam fenil piruvat yang merupakan prazat bagi pembentukan fenilalanin. Kedua melalui proses dehidrogenasi dan dekarboksilasi untuk menghasilkan asam p-hidroksifenilpiruvat yang merupakan prazat bagi pembentukan tirosina. Prazat fenilpropanoat inilah yang menjadi cikal bakal pembentukan asam sinamat melalui proses deaminasi enzimatis dari fenilalanin, sedangkan asam p-kumarat dibentuk dari deaminasi tirosina dan proses hudroksilasi asam sinamat pada posisi para (Gambar 2.5) (Agusta, 2000).
Universitas Sumatera Utara
33
COOH C-O-P
CH2 Fosfoenolpiruvat
+ CHO H-C-OH H-C-OH CH2O-P D-Eritrosa 4-Fosfat
COOH
COOH
C-O-P
P1 CH2 NADH,H+ HO-C-H
HO NAD+
COOH
H-C-OH H-C-OH
P1 O
OH
CH2O-P
OH Asam 5-dehidrokuinat
H2O
NADP+ NADPH,H+
COOH
ADP ATP
COOH
P-O
OH
OH Asam 5-Fosfoshikimat
PEP P1
COOH
CH2
O-C
OH COOH Asam 5-Fosfat-3-enolPirufilshikimat
HO OH
OH Asam Shikimat
O OH
OH Asam 5dehidroshikimat
COOH
P1 CH2
O-C COOH
Asam Korismat
HOOC
CH2CCOOH
OH Asam Prefenat
COOH
CH2CHNH2COOH
HO CO2
O
CH2CCOOH
OH
Asam p-Hidroksinamat (Asam p-Kumarat)
OH L-Tirosina
OH
Asam pHidroksifenil piruvat
Gambar 2.5. Biosintesa Fenil Propanoid
Universitas Sumatera Utara
34
2.2.4. Kegunaan Minyak Atsiri
Menurut Rochim (2009), kegunaan minyak atsiri sangat luas dan spesifik, khususnya dalam berbagai bidang industri, seperti : 1. Farmasi dan Kesehatan Bidang kesehatan, minyak atsiri digunakan sebagai aroma terapi. Aroma yang muncul dari minyak atsiri dapat menimbulkan efek menenangkan yang pada akhirnya dapat digunakan sebagai terapi psikis. Minyak atsiri ini selain memberikan aroma wangi yang menyenangkan juga dapat membantu pencernaan dengan merangsang sistem saraf, sehingga akan meningkatkan sekresi getah lambung yang mengandung enzim hanya oleh stimulus aroma dan rasa bahan pangan. Selain itu juga dapat merangsang keluar cairan getah sehingga rongga mulut dan lambung menjadi basah.
Beberapa jenis minyak atsiri digunakan sebagai bahan antiseptik internal atau eksternal, bahan analgesik, haelitik atau sebagai antizimatik sebagai sedatif dan stimulan untuk obat sakit perut. Minyak atsiri mempunyai sifat membius atau merangsang. Dengan memanfaatkan aroma terapi, psikis
HASIL ISOLASI MENGGUNAKAN METODE HIDRODESTILASI DIBANDINGKAN DENGAN DESTILASI UAP SKRIPSI DIAN ARINI SEMBIRING 070802034
DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2012
Universitas Sumatera Utara
ANALISIS SECARA GC-MS KOMPONEN MINYAK ATSIRI DARI RIMPANG TANAMAN JERANGAU (Acorus calamus) HASIL ISOLASI MENGGUNAKAN METODE HIDRODESTILASI DIBANDINGKAN DENGAN DESTILASI UAP SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains DIAN ARINI SEMBIRING 070802034
DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2012
Universitas Sumatera Utara
PERSETUJUAN
3
Judul
Kategori Nama NomorIndukMahasiswa Program Studi Departemen Fakultas
: ANALISIS SECARA GC-MS KOMPONEN MINYAK ATSIRI DARI RIMPANG TANAMAN JERANGAU (Acoruscalamus) MENGGUNAKAN METODE HIDRODESTILASI DIBANDINGKAN DENGAN DESTILASI UAP
: SKRIPSI : DIAN ARINI SEMBIRING : 070802034 : SARJANA (S1) KIMIA : KIMIA : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM (MIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Disetujui di Medan, Juni 2012
KomisiPembimbing Pembimbing 2,
:
Pembimbing 1,
Drs. DarwisSurbakti, MS NIP. 195307071983031001
Diketahui/Disetujuioleh Departemen Kimia FMIPA USU Ketua,
Dr.MimpinGinting, MS NIP. 195510131986011001
Dr. RumondangBulanNst., MS NIP. 1954 0830 1985 032001
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN
4
ANALISIS SECARA GC-MS KOMPONEN MINYAK ATSIRI DARI RIMPANG TANAMAN JERANGAU (Acoruscalamus) HASIL ISOLASI MENGGUNAKAN METODE HIDRODESTILASI DIBANDINGKAN
DENGAN DESTILASI UAP
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Juni 2012
Dian AriniSembiring 070802034
Universitas Sumatera Utara
PENGHARGAAN
5
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas limpah kasih dan karunia-Nya yang senantiasa menyertai sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penyusunan skripsi ini. Dengan rasa hormat penulis mengucapkan terima kasih kepada Bapak Dr. Mimpin Ginting, MS selaku dosen pembimbing I dan Bapak Drs. Darwis Surbakti, MS selaku dosen pembimbing II yang selalu memberikan arahan dan bimbingan selama melakukan penelitian dan penyusunan skripsi ini. Ucapan terima kasih kuga ditujukan kepada Ibu Dr. Rumondang Bulan, MS dan Bapak Dr. Albert Pasaribu, MSc selaku ketua dan sekretaris Departemen Kimia FMIPA-USU Medan dan seluruh staf dan dosen FMIPA-USU yang telah membimbing penulis dalam menyelesaikan perkuliahan. Penulis juga mengucapkan terima kasih yang tak terhingga kepada orang tua yang sangat saya sayangi R. Br Barus dan R. Sembiring yang senantiasa selalu memberikan doa dan dukungan baik moral maupun materiil, juga kepada kakak dan adik, Putri dan Eka yang selalu membantu penulis. Kepada seluruh asisten Laboratorium Kimia Organik yang telah memberikan bantuan dan fasilitas selama melaksanakan penelitian, dan pada sahabat terbaikku Vasca, Fina, Husni, Niko, Tria, Sari, Grand, Ferri, Hamdan, Sahat dan Edi yang selalu menyediakan waktu dan membantu penulis selama perkuliahan, penelitian hingga penyusunan skripsi ini dan seluruh teman-teman seperjuangan stambuk 2007. Kepada abangku tersayang Fikky Gurusinga yang telah memberikan dukungan dan semangat. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan karena keterbatasan penulis. Untuk itu dengan segala kerendahan hati, penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun demi kesempurnaan skripsi ini. Akhir kata penulis berharap semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi penelitian dan kemajuan ilmu pengetahuan.
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
6
Telah dilakukan studi perbandingan komposisi minyak atsiri dari rimpang jerangau yang diperoleh dari hasil isolasi menggunakan metode hidrodestilasi dan destilasi uap air. Minyak atsiri yang dihasilkan dengan menggunakan metode hidrodestilasi maupun destilasi uap digunakan rimpang jerangau yang basah. Selanjutnya minyak atsiri yang diperoleh dianalisis komposisinya dengan menggunakan GC-MS. Melalui metode hidrodestilasi, diperoleh rendemen minyak atsiri sebanyak 0,325% v/w, yang terdiri dari 13 jenis senyawa dimana diantaranya sebanyak 11 senyawa yang dapat diidentifikasi, yaitu : Kamfen (1,87%), β-Ocimen (1,42%), Kamfor (1,12%), Metil Isoeugenol (12,97%), Euasaron (1,87%), Asaron (60,34%), Cis-Calamenen (1,75%), Trans-Isoelemicin (1,14%), β-Ionon (1,97%) dan Aristolon (2,43%). Selanjutnya melalui metode destilasi uap diperoleh rendemen minyak atsiri sebanyak 0,35% v/w, yang terdiri dari 18 jenis senyawa dimana sebanyak 14 senyawa yang dapat diidentifikasi, yaitu : α-Pinen (0,37%), Kamfen (1,69%), β-Ocimen (1,33%), Linalool (0,45%), Kamfor (1,04%), Aristolen (0,17%), Metil Isoeugenol (14,91%), Euasaron (2,30%), Asaron (54,33%), β-Ionon (0,62%), 2-Propanon,1-[dihidro-4-4-dimetil] (2,26%), Aristolon (3,36%), dan Isokalamendiol (0,85%).
Universitas Sumatera Utara
7
ANALYSIS GC – MS THE COMPONENT ESSENTIAL OILS FROM JERANGAU RHIZOMES (Acorus calamus ) RESULTED WITH USING HYDRODISTILLATION COMPARATIED TO STEAM DISTILLATION METHOD
ABSTRACT
It had been studied ratio the composistion essential oils from Jerangau rhizomes obtained from isolation using the method of hidrodistillation and steam distillation. Essential oils was yielded using hidrodistillation method and steam distilation with fresh rhizome. And then, composition of essential oils that yielded were analyzed using GC-MS. Through hydrodistilation method, essential oil yield obtained a number of 0,325%, v/w, which consists of 13 types compounds which include a total of 11 compounds that can be identified, there are : Camphene (1,87%), β-Ocimene (1,42%), Camphor (1,12%), Methyl Isoeugenol 12,97%), Euasarone (1,87%), Asarone (60,34%), Cis-Calamenene (1,75%), Trans-Isoelemicin (1,14%), β-Ionone (1,97%), and Aristolone (2,43%). And then, by steam distilations obtained essential oils a number of 0,35%, v/w, which consists of 18 types compounds which include a total of 14 compounds that can be indetified, there are : α-Pinene (0,37%), Camphene (1,69%), β-Ocimene (1,33%), Linalool (0,45%), Camphor (1,04%), Aristolen (0,17%), Methyl Isoeugenol (14,91%), Euasarone (2,30%), Asarone (54,33%), βIonone (0,62%), 2-Propanone,1-[dihydro-4-4-dimethyl] (2,26%), Aristolone (3,36%), and Isocalamendiol (0,85%).
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
8
Halaman
Persetujuan Pernyataan Penghargaan Abstrak Abstract Daftar Isi Daftar Gambar Daftar Lampiran Daftar Tabel
ii iii iv v vi vii ix xi xii
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang 1.2. Permasalahan 1.3. Batasan Masalah 1.4. Tujuan Penelitian 1.5. Manfaat Penelitian 1.6. Lokasi Penelitian 1.7. Metodologi Penelitian
1 3 3 3 4 4 4
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Tanaman Jerangau (Acorus calamus) 2.1.1. Manfaat Jerangau 2.1.2. Komposisi Minyak Atsiri Jerangau 2.2. Minyak Atsiri 2.2.1. Komposisi Kimia Minyak Atsiri 2.2.2. Sumber Minyak Atsiri 2.2.3. Biosintesa Pembentukan Minyak Atsiri 2.2.4. Kegunaan Minyak Atsiri 2.3. Rendemen 2.3.1. Faktor yang Mempengaruhi Rendemen Minyak Atsiri 2.4. Cara Memperoleh Minyak Atsiri 2.4.1. Penyulingan 2.4.1.1. Kelebihan dan Kekurangan Metode Penyulingan 2.4.1.2. Pengaruh Metode Penyulingan Terhadap Mutu Minyak Atsiri 2.4.2. Ekstraksi Dengan Pelarut Menguap 2.4.3. Ekstraksi Dengan Lemak Dingin (Enfleurasi) 2.4.4. Pengepresan
5 7 8 9 11 12 12 18 19 20 21 21 23
25 25 25 26
2.5. Analisis Komponen Minyak Atsiri 2.5.1. Kromatografi Gas
27 27
Universitas Sumatera Utara
9
2.5.2. Spektrometri Massa
28
BAB 3 BAHAN DAN METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Alat-Alat 3.2. Bahan 3.3. Prosedur Penelitian 3.3.1. Penyediaan Sampel 3.3.2. Penyulingan Rimpang Jerangau 3.4. Bagan Penelitian 3.4.1. Bagan Penelitian Isolasi Minyak Atsiri Dengan Alat Stahl 3.4.2. Bagan Penelitian Isolasi Minyak Atsiri Dengan Destilasi Uap
30 31 31 31 31 34 34 35
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil Penelitian 4.1.1. Isolasi Minyak Atsiri Dari Rimpang Tanaman Jerangau 4.1.2. Hasil Analisis Kromatografi Gas-Spektra Massa 4.2. Pembahasan 4.2.1. Hasil Isolasi Minyak Atsiri Melalui Metode Hidrodestilasi Menggunakan Alat Stahl 4.2.2. Hasil Isolasi Minyak Atsiri Menggunakan Destilasi Uap
36 36 37 40
40 60
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan 5.2. Saran
79 80
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
10
Gambar 2.1. Tanaman Jerangau
5
Gambar 2.2. Struktur α-Asaron dan β-Asaron
9
Gambar 2.3. Pembentukan Asam Mevalonat Sebagai Zat Antara Dalam
Biosintesis Terpenoid.
14
Gambar 2.4. Reaksi Biosintesa Terpenoid
15
Gambar 2.5. Biosintesa Fenil Propanoid
17
Gambar 4.1. Kromatogram Minyak Atsiri Dari Rimpang Jerangau Yang Diperoleh
Secara Hidrodestilasi Dengan Alat Stahl
37
Gambar 4.2. Kromatogram Minyak Atsiri Dari Rimpang Jerangau Yang Diperoleh
Secara Hidrodestilasi Dengan Destilasi Ua
39
Gambar 4.3.Spektrum GC-MS Senyawa Kamfen Dari Minyak Atsiri Rimpang
Jerangau Dengan Menggunakan Alat
41
Gambar 4.4. Pola Fragmentasi Senyawa Kamfen
42
Gambar 4.5. Spektrum GC-MS Senyawa β-Ocimen Dari Minyak Atsiri Rimpang
Jerangau Dengan Menggunakan Alat Stahl
43
Gambar 4.6. Pola Fragmentasi Senyawa β-Ocimen
44
Gambar 4.7. Spektrum GC-MS Senyawa Kamfor Dari Minyak Atsiri Rimpang
Jerangau Dengan Menggunakan Alat Stahl
45
Gambar 4.8. Pola Fragmentasi Senyawa Kamfor
46
Gambar 4.9. Spektrum GC-MS Senyawa Metil Isoeugenol Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Alat Stahl
47
Gambar 4.10. Pola Fragmentasi Senyawa Metil Isoeugenol
48
Gambar 4.11. Struktur α-Asaron, β-Asaron, dan Euasaron
49
Gambar 4.12. Spektrum GC-MS Senyawa α-Asaron Dari Minyak Atsiri Rimpang
Jerangau Dengan Menggunakan Alat Stahl
50
Gambar 4.13. Spektrum GC-MS Senyawa β-Asaron Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Alat Stahl
50
Gambar 4.14. Spektrum GC-MS Senyawa Euasaron Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Alat Stahl
51
Gambar 4.15. Pola Fragmentasi Senyawa Asaron
51
Gambar 4.16. Pola Fragmentasi Senyawa Euasaron
52
Gambar 4.17. Spektrum GC-MS Senyawa Cis-Kalamen Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Alat Stahl
53
Gambar 4.18. Pola Fragmentasi Senyawa Cis-Kalamenen
54
Gambar 4.19. Spektrum GC-MS Senyawa Trans-Isoelemicin Dari
Minyak Atsiri Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Alat Stahl 55
Gambar 4.20. Pola Fragmentasi Senyawa Trans-Isoelemicin
57
Gambar 4.21. Spektrum GC-MS Senyawa β-Ionon Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Alat Stahl
58
Gambar 4.22. Pola Fragmentasi Senyawa β-Ionon
59
Gambar 4.23. Spektrum GC-MS Senyawa Aristolen Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Alat Stahl
60
Gambar 4.24. Pola Fragmentasi Senyawa Aristolon
61
Gambar 4.25. Spektrum GC-MS Senyawa α-Pinen Dari Minyak Atsiri
Universitas Sumatera Utara
11
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Destilasi Uap Gambar 4.26. Pola Fragmentasi Senyawa α-Pinen Gambar 4.27. Spektrum GC-MS Senyawa Kamfene Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Destilasi Uap Gambar 4.28. Spektrum GC-MS Senyawa β-Ocimen Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Destilasi Uap Gambar 4.29. Spektrum GC-MS Senyawa β-Ocimen Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Destilasi Uap Gambar 4.30. Pola Fragmentasi Senyawa L-Linalool Gambar 4.31. Spektrum GC-MS Senyawa Kamfor Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Destilasi Uap Gambar 4.32. Spektrum GC-MS Senyawa Aristolen Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Destilasi Uap Gambar 4.33. Pola Fragmentasi Senyawa Aristolen Gambar 4.34. Spektrum GC-MS Senyawa Metil Isoeugenol Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Destilasi Uap Gambar 4.35. Spektrum GC-MS Senyawa α-Asaron Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Destilasi Uap Gambar 4.36. Spektrum GC-MS Senyawa β-Asaron Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Destilasi Uap Gambar 4.37. Spektrum GC-MS Senyawa Euasaron Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Destilasi Uap Gambar 4.38. Spektrum GC-MS Senyawa β-Ionon Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Destilasi Uap Gambar 4.39. Spektrum GC-MS Senyawa β-Ionon Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Destilasi Uap Gambar 4.40. Pola Fragmentasi Senyawa 2-Propanon,1-[dihidro-4-4-dimetil] Gambar 4.41. Spektrum GC-MS Senyawa Aristolen Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Destilasi Uap Gambar 4.42. Spektrum GC-MS Senyawa Isokalamendiol Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Destilasi Uap Gambar 4.43. Pola Fragmentasi Senyawa Isokalamendiol
62 63
64
65
66 67
68
69 70
71
72
72
72
73
74 76
76
77 77
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
12
Gambar 2.1. Tanaman Jerangau
5
Gambar 2.2. Struktur α-Asaron dan β-Asaron
9
Gambar 2.3. Pembentukan Asam Mevalonat Sebagai Zat Antara Dalam
Biosintesis Terpenoid.
14
Gambar 2.4. Reaksi Biosintesa Terpenoid
15
Gambar 2.5. Biosintesa Fenil Propanoid
17
Gambar 4.1. Kromatogram Minyak Atsiri Dari Rimpang Jerangau Yang Diperoleh
Secara Hidrodestilasi Dengan Alat Stahl
37
Gambar 4.2. Kromatogram Minyak Atsiri Dari Rimpang Jerangau Yang Diperoleh
Secara Hidrodestilasi Dengan Destilasi Ua
39
Gambar 4.3.Spektrum GC-MS Senyawa Kamfen Dari Minyak Atsiri Rimpang
Jerangau Dengan Menggunakan Alat
41
Gambar 4.4. Pola Fragmentasi Senyawa Kamfen
42
Gambar 4.5. Spektrum GC-MS Senyawa β-Ocimen Dari Minyak Atsiri Rimpang
Jerangau Dengan Menggunakan Alat Stahl
43
Gambar 4.6. Pola Fragmentasi Senyawa β-Ocimen
44
Gambar 4.7. Spektrum GC-MS Senyawa Kamfor Dari Minyak Atsiri Rimpang
Jerangau Dengan Menggunakan Alat Stahl
45
Gambar 4.8. Pola Fragmentasi Senyawa Kamfor
46
Gambar 4.9. Spektrum GC-MS Senyawa Metil Isoeugenol Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Alat Stahl
47
Gambar 4.10. Pola Fragmentasi Senyawa Metil Isoeugenol
48
Gambar 4.11. Struktur α-Asaron, β-Asaron, dan Euasaron
49
Gambar 4.12. Spektrum GC-MS Senyawa α-Asaron Dari Minyak Atsiri Rimpang
Jerangau Dengan Menggunakan Alat Stahl
50
Gambar 4.13. Spektrum GC-MS Senyawa β-Asaron Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Alat Stahl
50
Gambar 4.14. Spektrum GC-MS Senyawa Euasaron Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Alat Stahl
51
Gambar 4.15. Pola Fragmentasi Senyawa Asaron
51
Gambar 4.16. Pola Fragmentasi Senyawa Euasaron
52
Gambar 4.17. Spektrum GC-MS Senyawa Cis-Kalamen Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Alat Stahl
53
Gambar 4.18. Pola Fragmentasi Senyawa Cis-Kalamenen
54
Gambar 4.19. Spektrum GC-MS Senyawa Trans-Isoelemicin Dari
Minyak Atsiri Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Alat Stahl 55
Gambar 4.20. Pola Fragmentasi Senyawa Trans-Isoelemicin
57
Gambar 4.21. Spektrum GC-MS Senyawa β-Ionon Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Alat Stahl
58
Gambar 4.22. Pola Fragmentasi Senyawa β-Ionon
59
Gambar 4.23. Spektrum GC-MS Senyawa Aristolen Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Alat Stahl
60
Gambar 4.24. Pola Fragmentasi Senyawa Aristolon
61
Gambar 4.25. Spektrum GC-MS Senyawa α-Pinen Dari Minyak Atsiri
Universitas Sumatera Utara
13
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Destilasi Uap Gambar 4.26. Pola Fragmentasi Senyawa α-Pinen Gambar 4.27. Spektrum GC-MS Senyawa Kamfene Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Destilasi Uap Gambar 4.28. Spektrum GC-MS Senyawa β-Ocimen Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Destilasi Uap Gambar 4.29. Spektrum GC-MS Senyawa β-Ocimen Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Destilasi Uap Gambar 4.30. Pola Fragmentasi Senyawa L-Linalool Gambar 4.31. Spektrum GC-MS Senyawa Kamfor Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Destilasi Uap Gambar 4.32. Spektrum GC-MS Senyawa Aristolen Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Destilasi Uap Gambar 4.33. Pola Fragmentasi Senyawa Aristolen Gambar 4.34. Spektrum GC-MS Senyawa Metil Isoeugenol Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Destilasi Uap Gambar 4.35. Spektrum GC-MS Senyawa α-Asaron Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Destilasi Uap Gambar 4.36. Spektrum GC-MS Senyawa β-Asaron Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Destilasi Uap Gambar 4.37. Spektrum GC-MS Senyawa Euasaron Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Destilasi Uap Gambar 4.38. Spektrum GC-MS Senyawa β-Ionon Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Destilasi Uap Gambar 4.39. Spektrum GC-MS Senyawa β-Ionon Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Destilasi Uap Gambar 4.40. Pola Fragmentasi Senyawa 2-Propanon,1-[dihidro-4-4-dimetil] Gambar 4.41. Spektrum GC-MS Senyawa Aristolen Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Destilasi Uap Gambar 4.42. Spektrum GC-MS Senyawa Isokalamendiol Dari Minyak Atsiri
Rimpang Jerangau Dengan Menggunakan Destilasi Uap Gambar 4.43. Pola Fragmentasi Senyawa Isokalamendiol
62 63
64
65
66 67
68
69 70
71
72
72
72
73
74 76
76
77 77
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
14
Lampiran 1. Spektrum GC-MS dari Senyawa Kamfen dengan Alat Stahl
84
Lampiran 2. Spektrum GC-MS dari Senyawa β-Ocimen dengan Alat Stahl
85
Lampiran 3. Spektrum GC-MS dari Senyawa Kamfor dengan Alat Stahl
86
Lampiran 4. Spektrum GC-MS dari Senyawa Metil Isoeugenol dengan Alat Stahl 87
Lampiran 5. Spektrum GC-MS dari Senyawa Euasaron dengan Alat Stahl
88
Lampiran 6. Spektrum GC-MS dari Senyawa β-Asaron dengan Alat Stahl
89
Lampiran 7. Spektrum GC-MS dari Senyawa α-Asaron dengan Alat Stahl
90
Lampiran 8. Spektrum GC-MS dari Senyawa Cis-Kalamenen dengan Alat Stahl 91
Lampiran 9. Spektrum GC-MS dari Senyawa Trans-Isoelemicin dengan
Alat Stahl
92
Lampiran 10. Spektrum GC-MS dari Senyawa β-Ionon dengan Alat Stahl
93
Lampiran 11. Spektrum GC-MS dari Senyawa Aristolon dengan Alat Stahl
94
Lampiran 12. Spektrum GC-MS dari Senyawa α-Pinen dengan Destilasi Uap
95
Lampiran 13. Spektrum GC-MS dari Senyawa Kamfene dengan Destilasi Uap 96
Lampiran 14. Spektrum GC-MS dari Senyawa β-Ocimen dengan Destilasi Uap 97
Lampiran 15. Spektrum GC-MS dari Senyawa Linalool dengan Destilasi Uap
98
Lampiran 16. Spektrum GC-MS dari Senyawa Kamfor dengan Destilasi Uap
99
Lampiran 17. Spektrum GC-MS dari Senyawa Aristolen dengan Destilasi Uap 100
Lampiran 18. Spektrum GC-MS dari Senyawa Metil Isoeugenoldengan
Destilasi Uap
101
Lampiran 19. Spektrum GC-MS dari Senyawa Euasaron dengan Destilasi Uap 102
Lampiran 20. Spektrum GC-MS dari Senyawa α-Asaron dengan Destilasi Uap 103
Lampiran 21. Spektrum GC-MS dari Senyawa β-Asaron dengan Destilasi Uap 104
Lampiran 22. Spektrum GC-MS dari Senyawa β-Ionon dengan Destilasi Uap
105
Lampiran 23. Spektrum GC-MS dari Senyawa
2-Propanon,1-[dihidro-4-4-dimetil] dengan Destilasi Uap
106
Lampiran 24. Spektrum GC-MS dari Senyawa Aristolon dengan Destilasi Uap 107
Lampiran 25. Spektrum GC-MS dari Senyawa Isokalamendiol dengan Destilasi
Uap 108
Lampiran 26. Gambar alat Stahl
109
Lampiran 27. Gambar alat Destilasi Uap
110
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR SINGKATAN
IPP DMAPP GPP FPP GGPP GC-MS
= Isopentenil Piroposfat = Dimetil Alil Piroposfat = Geranil Piroposfat = Farnesil Piroposfat = Geranil-Geranil Piroposfat = Gass Chromatography-Mass Spectra
15
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
16
Tabel 2.1. Komposisi Minyak Atsiri Jerangau Tabel 4.1. Hasil Isolasi Minyak Atsiri Melalui Hidrodestilasi Tabel 4.2. Hasil Isolasi Minyak Atsiri Melalui Destilasi Uap Tabel 4.3. Komponen Senyawa Minyak Atsiri Pada Rimpang Jerangau Yang
Diperoleh Melalui Metode Hidrodestilasi Menggunakan Alat Stahl Tabel 4.4. Komponen Senyawa Minyak Atsiri Pada Rimpang Jerangau Yang Diperoleh Melalui Metode Destilasi Uap
8 36 37
38
40
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
6
Telah dilakukan studi perbandingan komposisi minyak atsiri dari rimpang jerangau yang diperoleh dari hasil isolasi menggunakan metode hidrodestilasi dan destilasi uap air. Minyak atsiri yang dihasilkan dengan menggunakan metode hidrodestilasi maupun destilasi uap digunakan rimpang jerangau yang basah. Selanjutnya minyak atsiri yang diperoleh dianalisis komposisinya dengan menggunakan GC-MS. Melalui metode hidrodestilasi, diperoleh rendemen minyak atsiri sebanyak 0,325% v/w, yang terdiri dari 13 jenis senyawa dimana diantaranya sebanyak 11 senyawa yang dapat diidentifikasi, yaitu : Kamfen (1,87%), β-Ocimen (1,42%), Kamfor (1,12%), Metil Isoeugenol (12,97%), Euasaron (1,87%), Asaron (60,34%), Cis-Calamenen (1,75%), Trans-Isoelemicin (1,14%), β-Ionon (1,97%) dan Aristolon (2,43%). Selanjutnya melalui metode destilasi uap diperoleh rendemen minyak atsiri sebanyak 0,35% v/w, yang terdiri dari 18 jenis senyawa dimana sebanyak 14 senyawa yang dapat diidentifikasi, yaitu : α-Pinen (0,37%), Kamfen (1,69%), β-Ocimen (1,33%), Linalool (0,45%), Kamfor (1,04%), Aristolen (0,17%), Metil Isoeugenol (14,91%), Euasaron (2,30%), Asaron (54,33%), β-Ionon (0,62%), 2-Propanon,1-[dihidro-4-4-dimetil] (2,26%), Aristolon (3,36%), dan Isokalamendiol (0,85%).
Universitas Sumatera Utara
7
ANALYSIS GC – MS THE COMPONENT ESSENTIAL OILS FROM JERANGAU RHIZOMES (Acorus calamus ) RESULTED WITH USING HYDRODISTILLATION COMPARATIED TO STEAM DISTILLATION METHOD
ABSTRACT
It had been studied ratio the composistion essential oils from Jerangau rhizomes obtained from isolation using the method of hidrodistillation and steam distillation. Essential oils was yielded using hidrodistillation method and steam distilation with fresh rhizome. And then, composition of essential oils that yielded were analyzed using GC-MS. Through hydrodistilation method, essential oil yield obtained a number of 0,325%, v/w, which consists of 13 types compounds which include a total of 11 compounds that can be identified, there are : Camphene (1,87%), β-Ocimene (1,42%), Camphor (1,12%), Methyl Isoeugenol 12,97%), Euasarone (1,87%), Asarone (60,34%), Cis-Calamenene (1,75%), Trans-Isoelemicin (1,14%), β-Ionone (1,97%), and Aristolone (2,43%). And then, by steam distilations obtained essential oils a number of 0,35%, v/w, which consists of 18 types compounds which include a total of 14 compounds that can be indetified, there are : α-Pinene (0,37%), Camphene (1,69%), β-Ocimene (1,33%), Linalool (0,45%), Camphor (1,04%), Aristolen (0,17%), Methyl Isoeugenol (14,91%), Euasarone (2,30%), Asarone (54,33%), βIonone (0,62%), 2-Propanone,1-[dihydro-4-4-dimethyl] (2,26%), Aristolone (3,36%), and Isocalamendiol (0,85%).
Universitas Sumatera Utara
17
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Di Indonesia, bahan-bahan tanaman yang mengandung minyak atsiri sejak dulu telah digunakan secara turun temurun dalam ramuan obat-obatan tradisional. Sumber bahan-bahan tanaman tersebut dewasa ini digunakan untuk keperluan bahan pangan, bahan obat-obatan, cita rasa (penyedap), kosmetika, dan wangi- wangian (parfum). Berbagai tanaman dapat menghasilkan minyak atsiri yang merupakan minyak yang dapat menguap dan mengandung aroma atau wangi yang khas baik bersumber dari daun, batang, bunga maupun akar tumbuhan (Guenther, 1987).
Minyak atsiri dikenal dengan nama minyak eteris atau minyak terbang merupakan bahan yang bersifat mudah menguap (volatile), mempunyai rasa getir, dan bau mirip tanaman asalnya yang diambil dari bagian- bagian tanaman seperti daun, buah, biji, bunga, akar, rimpang, kulit kayu, bahkan seluruh bagian tanaman. Minyak atsiri selain dihasilkan oleh tanaman, dapat juga sebagai bentuk dari hasil degradasi oleh enzim atau dibuat secara sintetis (Sastrohamidjojo, 1987).
Jerangau (Acorus calamus) merupakan salah satu dari banyak jenis tanaman yang memiliki kandungan minyak atsiri. Tanaman ini masih kurang dikenal oleh masyarakat dan belum banyak orang tahu tentang jerangau, akan tetapi tanaman ini memiliki rimpang yang mengandung minyak atsiri dan berguna sebagai pengusir serangga, menghilangkan rasa sakit, menambah nafsu makan, dan lainnya. Tanaman ini banyak dijadikan obat-obatan tradisional oleh suku Batak, Karo, dan suku lainnya yang berada di Sumatera Utara. Jenis tanaman ini menyukai tempat lembab seperti di tepi danau dan sungai. Meskipun tanaman ini banyak terdapat di Indonesia, tetapi belum pernah ada pengusaha yang berminat untuk membudidayakannya sebagai penghasil minyak atsiri calamus oil. Penggunaan calamus oil mulai untuk parfum, industri farmasi sampai ke pemberi aroma pada berbagai label minuman serta rokok.
Universitas Sumatera Utara
18
Beberapa perusahaan farmasi sampai saat ini masih mengimpor calamus oil. Dalam industri parfum, calamus oil hanya akan dipakai untuk jenis-jenis produk parfum maupun kosmetika (Anonim I, 2006).
Penelitian tentang komponen minyak rimpang jerangau sudah pernah dilakukan oleh Dorna Sihite dimana mengetahui karakteristik dasar dari minyak atsiri jerangau dari bagian rimpang dan batang. Metode yang digunakan adalah metode uap dan air. Minyak atsiri yang diperoleh diuji kandungan sifat fisis dan kimianya (Sihite,2009).
Isolasi minyak atsiri dari bahan alam dapat bersumber dari akar, batang, dan daun. Menurut Dewan Atsiri Indonesia, proses produksi minyak atsiri dapat ditempuh melalui 3 cara, yaitu (1) pengempaan (pressing), (2) ekstraksi menggunakan pelarut (solvent extraction), dan (3) penyulingan (distillation) (Anonimous II, 2009). Penyulingan merupakan metode yang paling banyak digunakan untuk mendapatkan minyak atsiri. Penyulingan dilakukan dengan mendidihkan bahan baku di dalam ketel suling sehingga terdapat uap yang diperlukan untuk memisahkan minyak atsiri dengan cara mengalirkan uap jenuh dari ketel pendidih air (boiler) ke dalam ketel penyulingan. Proses ini berdasarkan perbedaan titik uapnya dan dilakukan terhadap minyak yang tidak larut dalam air. Ada tiga sistem penyulingan minyak atsiri, yaitu penyulingan dengan air, penyulingan dengan air dan uap dan penyulingan dengan uap.
Sistem penyulingan air banyak diterapkan, karena alat tersebut cukup sederhana, kuat, harganya lebih murah, dapat dipindah-pindahkan serta dapat mengektraksi minyak dari bahan yang berbentuk bubuk. Akan tetapi, pengektraksian minyak atsiri tidak dapat berlangsung sempurna, walaupun bahan telah dirajang dan beberapa jenis eter akan terhidrolisa. Keuntungan penyulingan dengan air dan uap adalah karena uap berpenetrasi secara merata ke dalam jaringan bahan dan suhu dapat dipertahankan pada 100oC. Lama penyulingan lebih singkat dengan rendemen yang lebih banyak. Penyulingan dengan uap baik digunakan untuk mengekstraksi minyak dari biji-bijian, akar dan kayu-kayuan yang umumnya mengandung komponen minyak yang bertitik didih tinggi. Sistem penyulingan ini tidak baik dilakukan pada bahan yang mengandung minyak atsiri yang mudah rusak oleh pemanasan dan air (Ketaren, 1985). Metode penyulingan uap menghasilkan rendemen yang relatif lebih tinggi
Universitas Sumatera Utara
19
dibandingkan dengan metode penyulingan air karena dalam penyulingan air komponen minyak yang memiliki titik didih tinggi dan bersifat larut dalam air tidak dapat menguap secara sempurna sehingga banyak minyak yang hilang atau tidak tersuling (Sastrohamidjojo, 2004).
Berdasarkan hal diatas, penulis tertarik untuk membandingkan komposisi minyak atsiri yang diperoleh dari rimpang jerangau dengan menggunakan metode hidrodestilasi menggunakan alat stahl dan destilasi uap. Analisis komponen minyak atsiri dari tumbuhan Jerangau (Acorus calamus) dilakukan melalui pemeriksaan dengan GC-MS.
1.2. Permasalahan
1. Apakah minyak atsiri yang terdapat pada rimpang tanaman Jerangau (Acorus calamus) dapat diperoleh melalui hidrodestilasi atau dengan destilasi uap
2. Sejauh mana adanya perbedaan komponen kimia minyak atsiri yang diperoleh dari rimpang tanaman Jerangau (Acorus calamus) dapat diidentifikasi melalui analisis GC-MS bila dibandingkan antara hasil isolasi secara hidrodestilasi dengan destilasi uap.
1.3. Batasan Masalah
Penelitian ini dibatasi pada penentuan komponen minyak atsiri yang diperoleh dari metode hidrodestilasi dan destilasi uap, serta analisis kandungan atsirinya dengan menggunakan GC-MS.
1.4. Tujuan Penelitian
1. Untuk mendapatkan minyak atsiri dari rimpang tanaman Jerangau (Acorus calamus) secara hidrodestilasi atau dengan destilasi uap.
2. Untuk mengetahui komposisi kimia minyak atsiri yang terkandung di dalam rimpang Jerangau (Acorus calamus) dengan GC-MS bila dibandingkan antara hasil yang diperoleh melalui isolasi secara hidrodestilasi dengan destilasi uap.
Universitas Sumatera Utara
20
3. Untuk mrengetahui perbedaan komposisi senyawa dalam minyak atsiri yang diperoleh melalui isolasi secara hidrodestilasi dengan destilasi uap
1.5. Manfaat Penelitian Penelitian ini diharapkan dapat menambah informasi tentang tanaman penghasil minyak atsiri sebagai hasil hutan bukan kayu dan mengenai komponen kimia minyak atsiri jerangau yang kemudian dapat diaplikasikan dalam industri oleh masyarakat.
1.6. Lokasi Penelitian Penelitian untuk hidrodestilasi dan destilasi uap dilakukan di Laboratorium Kimia Organik FMIPA USU Medan dan analisis GC-MS dilakukan di Laboratorium Kimia Organik FMIPA UGM Yogyakarta.
1.7. Metodologi Penelitian Penelitian ini merupakan eksperimen laboratorium dan sebagai objek penelitian adalah rimpang tanaman jerangau segar yang diperoleh dari Desa Penen Kabupaten Deli Serdang. Rimpang tanaman jerangau yang masih segar dirajang dan ditimbang lalu didestilasi bersama air, sedangkan sebagian yang telah dirajang didestilasi dengan cara destilasi uap. Minyak atsiri yang masih bergabung dengan air dijenuhkan dengan NaCl, diekstraksi dengan dietil eter dan dihilangkan airnya dengan penambahan natrium sulfat anhidrous kemudian eternya diuapkan. Minyak atsiri sebagai residu yang diperoleh selanjutnya dianalisis komponen kandungan kimianya dengan GC-MS.
Universitas Sumatera Utara
21
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Tanaman Jerangau (Acorus calamus) Jerangau merupakan tumbuhan spora air yang banyak dijumpai di kawasan tepi sungai. Tumbuhan ini berasal dari Eropa, Asia dan Amerika. Di Indonesia didapati tumbuh liar di hutan-hutan.
Gambar 2.1. Tanaman Jerangau
Universitas Sumatera Utara
22
Taksonomi Tanaman Jerangau
Kingdom Divisi Kelas Ordo Famili Genus Spesies Nama Inggris Nama Indonesia Nama Daerah
: Plantae : Magnoliophyta : Liliopsida : Acorales : Acoraceae : Acorus : Acorus calamus : Sweet Flag, Sweet root, Calamus : Dringo, Jerangau : Jeurunger (Aceh), Jerango (Gayo), Jarango
(Batak), Daringo (Sunda), Dlingo (Jawa Tengah), jarianggu (Minangkabau), Ai wahu(Ambon) (Balakumbahan, 2010).
Jerangau mempunyai rimpang yang berbau wangi. Penampang rimpang sekitar 1 cm sampai dengan 1,5 cm, sementara akarnya sekitar 3 mm sampai dengan 4 mm. Rimpang beruas-ruas dengan tunas pada tiap ruas. Panjang rimpang tergantung pada umur tanaman serta tingkat kegemburan lumpur. Jerangau tumbuh merumpun membentuk satu koloni tanaman yang makin lama akan semakin melebar. Jerangau memiliki rimpang yang berbau wangi. Kulit rimpangnya berwarna coklat muda dengan warna putih di dalamnya. Daunnya tebal dan keras berbentuk seperti pedang. Apabila daunnya dikoyakkan akan menghasilkan bau yang wangi. Jerangau merupakan tanaman yang mengandung minyak atsiri. Tanaman jerangau berkembang biak melalui tunas rimpang yang akan tumbuh menjadi sulur serta individu tanaman baru (Anonim I, 2006).
Pertumbuhan Jerangau pada Kwazulu-Natal, Afrika Selatan, sebelumnya telah ditemukan aktivitas anti bakteri, dengan menggunakan fraksinasi Bioassay sehingga fenilpropanoid, β-asaron dapat diisolasi dari rimpang Jerangau. Senyawa ini memiliki aktivitas anti bakteri. Kegunaan Jerangau pada obat digestif tidak berlanjut pada banyak negara, hal ini disebabkan karena bersifat racun dan karsinogen. Sifat racun ini
Universitas Sumatera Utara
23
berasal dari β-asaron, dimana senyawa ini dapat menyebabkan kanker hati.Perbedaan jenis Jerangau yang digunakan akan membedakan jumlah β-asaron yang terdapat di dalamnya. Tingkat racun dan karsinogenitas pada hewan dapat ditunjukkan dengan berbagai penelitian dan Jerangau banyak digunakan pada obat-obatan tradisional (Staden, 2002). Konsentrasi rendah dari β-asaron tidak mempengaruhi metabolisme manusia, namun sangat mempengaruhi kehidupan metabolisme tikus dengan atau tanpa aktivasi, dimana β-asaron dapat merusak hati dan menyebabkan kanker. Kanker diidentifikasi sebagai Leiomyosarcomas. Kandungan β-asaron yang tinggi (5000 ppm atau 5%) menunjukkan tanda positif berbahaya bagi manusia (http://www.inchem.org/documents/jecfa/jecmono/v16je04.htm diakses 16 mei 2012).
2.1.1. Manfaat Jerangau
Rimpang Acorus calamus berkhasiat sebagai obat penenang, lambung dan obat limpa. Jerangau juga dapat digunakan dalam ramuan yang digunakan oleh wanita selepas bersalin bersama cekur. Ia mempunyai ciri-ciri anti oksidan . Selain itu, jerangau juga bermanfaat sebagai perangsang, menghilangkan sakit, menambah nafsu makan, dan tonik. Kegunaannya cukup banyak terutama untuk meredakan radang. Contoh penyakit yang dapat diatasi jerangau antara lain bengkak, kudis, limpa bengkak, cacar sapi, mimisan, demam, dan lainnya (Anonim I, 2006).
Rimpang jerangau dilaporkan dapat mengurangi penyakit perut seperti disentri dan asma dan juga digunakan sebagai insektisida, racun dan stimulan. Ekstrak alkohol dari rimpang Jerangau digunakan sebagai anti bakteri. Pada masyarakat Batak Toba dan Karo, jerangau umumnya digunakan untuk obat tradisional dan dipercaya dapat mengusir roh jahat.
Universitas Sumatera Utara
24
2.1.2 Komposisi Minyak Atsiri Jerangau
Rimpang (kering angin) mengandung sekitar 27% minyak atsiri dengan komposisi seperti tabel 2.1
Tabel 2.1 Komposisi minyak atsiri jerangau menurut Agusta (2000)
No. Senyawa Kandungan (%)
1. Metil eugenol 2. α-Kurkuinina 3. α-Zingiberena 4. β-Farnesena 5. 7,11-Dimetil-3-metilena-1,6,10 dodekatriena 6. 4a,5,6,7,8a-Heksahidro-7α-isopropil 4αβ, 8αβ-dimetil
2(1H)-naftalena 7. β-Asaron 8. α-Asaron 9. Asaron
1,25 1,05 3,41 1,07 1,57 0,59
2,70 79,70 4,29
Penyusun aktif pada tanaman Jerangau adalah β-asaron [(Z)-asaron] yang mana merupakan penyusun mayor dalam batang (27,4 – 45,5%), dengan Acorenon lebih dominan di dalam rimpang (20,86%) diikuti Isocalamendiol (12,75%) (Venskutonsis et al., 2003). Disamping hidrokarbon Monoterpen, keton sekuistrin, (trans- atau α) Asaron (2,4,5-trimetoksi-1-propenilbenzen), dan β-Asaron(cis-2,4,5trimetoksi-1-propenilbenzen) dan eugenol juga diidentifikasi (Kindscher dan Kelly, 1992). Beberapa senyawa lain yang juga telah diidentifikasi pada Jerangau adalah (-)4-Terpineol, 2-Alil-5-etoksi04-metoksifenol, Epiudesmin, Lisidin, (-)-Spathulenol, Borneol, Furil etil keton, 2,2,5,5- Tetrametil-3-Heksanol, Bornil Asetat, Linalool, Elemisin, Aseptofenon, Butil Butanoat, dan Asam linoleat (George et al., 1986).
Universitas Sumatera Utara
25
H3C O
CH3 O
O CH3
CH3
H3C O
CH3 O
O CH3
CH3
α-Asaron
β-Asaron
Gambar 2.2. Struktur α-Asaron dan β-Asaron
Beberapa jenis minyak atsiri dikenal dapat meningkatkan aktivitas mental penggunanya atau memiliki aktivitas sebagai psikoaktif. Minyak atsiri dari Jerangau memiliki kandungan asaron berikut dua isomer alpha dan beta yang sangat tinggi (sekitar 85%). Asaron salah satu prazat alami dalam sintesis obat Psychedelic TMA-2 (Trimetoksiamphetamin) (Agusta, 2000).
2.2. Minyak Atsiri
Minyak atsiri dihasilkan dari bagian jaringan tanaman tertentu seperti akar, batang, kulit, daun, buah, atau biji. Sifat minyak atsiri yang menonjol antara lain mudah menguap pada suhu kamar, mempunyai rasa getir, berbau wangi sesuai aroma tanaman yang menghasilkannya dan umumnya larut dalam pelarut organik (Lutony dan Rahmayati, 2000).
Minyak atsiri dihasilkan di dalam tubuh tanaman dan disimpan dalam kelenjar minyak atsiri. Kelenjar minyak atsiri dalam tanaman disebut kelenjar internal dan di luar tanaman disebut dengan kelenjar eksternal (Koensoemardiyah, 2010).
Minyak atsiri, minyak mudah menguap, atau minyak terbang, merupakan campuran dari senyawa yang berwujud cairan atau padatan yang memiliki komposisi maupun titik didih yang beragam. Minyak atsiri dibagi menjadi dua kelompok, yaitu :
Universitas Sumatera Utara
26
1. Minyak atsiri yang dengan mudah dapat dipisahkan menjadi komponen- komponen atau penyusun murninya. Komponen-komponen ini dapat menjadi bahan dasar untuk diproses menjadi produk- produk lain, contoh : minyak sereh, minyak daun cengkeh, minyak permai, dan minyak terpentin.
2. Minyak atsiri yang sukar dipisahkan menjadi komponen murninya, contoh : minyak akar wangi, minyak nilam, dan minyak kenanga. Biasanya minyak atsiri tersebut langsung dapat digunakan tanpa diisolasi komponen-komponennya sebagai pewangi berbagai produk (Sastrohamidjojo, 2004).
Minyak atsiri mengandung campuran pelik dari bahan-bahan hayati, termasuk didalamnya adalah aldehid, alkohol, ester, keton, dan terpen. Bahan-bahan ini kemungkinan merupakan sisa metabolisme tumbuh-tumbuhan yang digunakan untuk menjalankan peran ganda, seperti menarik serangga perusak. Minyak atsiri dari beraneka ragam tanaman menghasilkan aroma yang berbeda, bahkan satu jenis tumbuhan yang sama bila ditanam di tempat yang berlainan mampu menghasilkan aroma yang berbeda. Iklim, keberadaan tanah, sinar matahari, cara pengolahan tidak hanya mempengaruhi rendemen minyak atsiri tetapi berpengaruh pula pada aromanya (Harris, 1990).
Minyak atsiri merupakan salah satu komoditas ekspor agroindustri potensial yang dapat menjadi andalan bagi Indonesia untuk mendapatkan devisa. Data statistik ekspor-impor dunia menunjukkan bahwa konsumsi minyak atsiri dan turunannya naik sekitar 10% dari tahun ke tahun. Kenaikan tersebut didorong oleh perkembangan kebutuhan untuk industri food flavouring, indutrsi kosmetik dan wewangian (Anonim II, 2009).
Minyak atsiri banyak dibutuhkan di berbagai industri, seperti pada industri kosmetik (sabun, pasta gigi, sampo, lotion dan parfum), pada industri makanan digunakan sebagai bahan penyedap atau penambah cita rasa, dalam industri farmasi atau obat–obatan (anti nyeri, anti infeksi, pembunuh bakteri), bahkan dapat digunakan pula sebagai insektisida. Oleh karena itu, minyak atsiri banyak dicari oleh berbagai negara (Lutony dan Rahmayanti, 2002).
Universitas Sumatera Utara
27
2.2.1. Komposisi Kimia Minyak Atsiri
Pada umumnya perbedaan komposisi minyak atsiri disebabkan perbedaan jenis tanaman penghasil, kondisi iklim, tanah tempat tumbuh, umur panenan, metode ekstraksi yang digunakan dan cara penyimpanan minyak.
Minyak atsiri biasanya terdiri dari berbagai campuran persenyawaan kimia yang terbentuk dari unsur karbon (C), Hidrogen (H), dan Oksigen (O). Pada umumnya komponen kimia minyak atsiri dibagai menjadi dua golongan, yaitu: 1. Hidrokarbon yang terutama terdiri dari persenyawaan terpen 2. Hidrokarbon teroksigenasi
A. Golongan Hidrokarbon Persenyawaan yang termasuk golongan ini terbentuk dari unsur Karbon (C),
dan Hidrogen (H). jenis Hidrokarbon yang terdapat dalam minyak atsiri sebagian besar terdiri dari monoterpen (unit isopren), sesquiterpen (3 unit isopren), diterpen (4 unit isopren), dan politerpen.
B. Golongan Hidrokarbon Teroksigenasi Komponen kimia dari golongan ini terbentuk dari unsur Karbon (C), Hidrogen
(H), dan Oksigen (O). persenyawaan yang termasuk dalam golongan ini adalah persenyawaan alkohol, aldehid, ester. Fenol. Ikatan Karbon yang terdapat dalam molekulnya dapat terdiri dari ikatan tunggal, ikatan rangkap dua dan ikatan rangkap tiga. Terpen mengandung ikatan tunggal dan ikatan rangkap dua. Senyawa terpen memiliki aroma kurang wangi, skar larut dalam alkohol encer dan jika disimpan dalam waktu lama akan membentuk resin. Golongan hidrokarbon teroksigenasi merupakan senyawa yang penting dalam minyak atsiri karena umumnya aroma yang lebih wangi. Fraksi terpen perlu dipisahkan untuk tujuan tertentu, misalnya untuk pembuatan parfum, sehingga didapatkan minyak atsiri yang bebas terpen (Ketaren, 1985).
Penyelidikan terhadap kandungan kimianya menunjukkan bahwa sebagian besar komponen minyak atsiri terdiri dari senyawa-senyawa yang hanya mengandung
Universitas Sumatera Utara
28
karbon dan hidrogen atau karbon, hidrogen dan oksigen yang tidak bersifat aromatik ataupun bersifat aromatik. Senyawa-senyawa yang tidak bersifat aromatik biasanya termasuk ke dalam golongan senyawa terpenoid. Senyawa terpenoid dalam minyak atsiri terdiri dari senyawa dengan jumlah atom C berjumlah 10 atau disebut dengan monoterpen dan atom C yang berjumlah 15 atau disebut dengan sesquiterpen. Fraksi yang paling mudah menguap dari hasil destilasi fraksinasi biasanya terdiri dari senyawa-senyawa monoterpen dengan jumlah atom C berjumlah 10. Sedangkan fraksi yang mempunyai titik didih lebih tinggi biasanya senyawa-senyawa sesquiterpen.
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 (Harborne, 1987).
2.2.2. Sumber Minyak Atsiri
Minyak atsiri merupakan salah satu akhir proses metabolisme sekunder dalam tumbuhan. Tumbuhan penghasil minyak atsiri antara lain termasuk famili Pinaceae, Labiatae, Compositae, Lauraceae, Myrtaceae, Rutaceae, Piperaceae, Zingiberaceae, Umbelliferae, dan Gramineae. Minyak atsiri terdapat pada setiap bagian tumbuhan, yaitu di daun, bunga, buah, biji, batang, kulit, akar, dan rimpang (Ketaren, 1985).
2.2.3. Biosintesa Pembentukan Minyak Atsiri
Minyak atsiri pada umumnya mengandung persenyawaan terpena dalam jumlah yang besar, dimana terpena merupakan persenyawaan hidrokarbon tidak jenuh dan unit terkecil dalam molekulnya disebut dengan isoprene (C5H8) (Agusta,2000)
Istilah “terpenoida” di sini dipilih untuk semua senyawa yang terbentuk dari satuan isoprena tanpa memperhatikan gugus fungsi yang ada, sementara terpena
Universitas Sumatera Utara
29
mengacu khusus ke hidrokarbon. Dengan kata lain, senyawa terpenoida dapat digambarkan sebagai sebuah terpena yang telah mengalami modifikasi, di mana kelompok-kelompok metil dipindahkan atau dihapus, atau ditambahkan atom oksigen. Sebaliknya, beberapa penulis menggunakan istilah "terpena" lebih luas untuk menyertakan terpenoida (Robinson, 1995).
Secara umum biosintesa terpenoida dengan terjadinya 3 reaksi dasar yaitu: 1. Pembentukan isoprena aktif berasal dari asam asetat melalui asam mevalonat. Asam
asetat setelah diaktifkan oleh koenzim A (Ko-A) melakukan kondensasi jenis Claisen menghasilkan Asetoasetil Ko-A. Senyawa ini dengan Asetil Ko-A melakukan kondensasi jenis Aldol menghasilkan rantai karbon bercabang sebagaimana ditemukan pada asam mevalonat (Gambar 2.3)
O
CoA-SH CH3COOH Asam asetat
CH3C-SHCoA Asetil Koenzim A
OO
O
O
CH3-C-SCoA + CH3-C-SCoA
OO
O
CH3-C-CH2-C-SCoA + CoA-SH Asetoasetil Ko-A
OH O
CH3-C-CH2-C-SCoA + CH3-C-SCoA
Asetoasetil Ko-A
Asetil Ko-A
CH3-C-CH2-C-SCoA CH2-C-SCoA O
Universitas Sumatera Utara
30
OH O
OH O
CH3-C-CH2-C-SCoA H-OH
CH3-C-CH2-C-SCoA + CoA-SH
CH2-C-SCoA
O
OH O [H]
CH3-C-CH2-C-SCoA H2O
CH2-C-OH
O
CH2-C-OH
O
OH
CH3-C-CH2-CH2-OH
CH2-C-OH O
Asam mevalonat
Gambar 2.3. Pembentukan asam mevalonat sebagai zat antara dalam biosintesis terpenoid
2. Penggabungan kepala dan ekor dua unit isoprena akan membentuk mono-, seskui-, di-, tri-, tetra-, dan poli- terpenoida.
Setelah asam mevalonat terbentuk, reaksi-reaksi berikutnya adalah fosforilasi, eliminasi asam posfat, dan dekarboksilasi menghasilkan Isopentenil Pirofosfat (IPP). Selanjutnya berisomerisasi menjadi Dimetil Alil Pirofosfat (DMAPP) oleh enzim isomerase. IPP inilah yang bergabung dari kepala ke ekor dengan DMAPP. Penggabungan ini terjadi karena serangan elektron dari ikatan rangkap IPP terhadap atom karbon dari DMAPP yang kekurangan elektron diikuti oleh penyingkiran ion pirofosfat mengasilkan Geranil Pirofosfat (GPP) yaitu senyawa antara bagi semua senyawa monoterpenoida. Penggabungan selanjutnya antara satu unit IPP dan GPP dengan mekanisme yang sama menghasilkan Farnesil Pirofosfat (FPP) yang merupakan senyawa antara bagi semua senyawa seskuiterpenoida. Senyawa diterpenoida diturunkan dari Geranil – Geranil Pirofosfat (GGPP) yang berasal dari kondensasi antara satu uni IPP dan GPP dengan mekanisme yang sama (Gambar 2.4)
Universitas Sumatera Utara
31
OH
CH3-C-CH2-CH2-OH
ATP 3 tahap
CH2-C-OH
O Asam mevalonat
OP O
CH3-C-CH2-C-O- dekarboksilasi CH2=C-CH2-CH2-OPP
CH2-CH2-OPP
CH3
Isopentenil Pirofosfat (IPP)
CH3-C-CH2-CH2-OPP
CH3-C-CH2-CH2-OPP enzim isomerase
CH2
CH3-C=CH-CH2-OPP
Dimetil Alil Pirofosfat CH2 CH3 (DMAPP)
+ OPP OPP IPP DMAPP
GPP
+ OPP
Geranil Pirofosfat (GPP)
OPP
Reaksi Sekunder
Monoterpen
IPP
OPP
IPP
+ OPP
Farnesil pirofosfat (FPP)
OPP
Seskuiterpenoid (C15) X3 Triterpenoid (C30)
Geranil-Geranil Pirofosfat (GGPP)
Diterpen (C20)
X2 Tetraterpen (C40)
OPP
Gambar 2.4. Reaksi Biosintesa Terpenoid
Universitas Sumatera Utara
32
3. Dalam pembentukan senyawa terpenoid, GPP, FPP, dan GGPP satu persatu hanya melibatkan beberapa jenis reaksi sekunder. Reaksi-reaksi sekunder ini lazimnya adalah hidrolisa, siklisasi, oksidasi, reduksi, dan reaksi-reaksi spontan yang dapat berlangsung dengan mudah dalam suasana netral dan suhu kamar seperti isomerisasi, dehidrasi, dekarboksilasi, dan sebagainya (Pinder, 1960).
Kelompok komponen besar lainnya dalam minyak atsiri adalah senyawa fenilpropena(C6-C3) sebagai rantai samping. Kelompok senyawa ini dalam minyak atsiri umumnya terdapat dalam bentuk senyawa fenol atau ester fenol. Secara umum biosintesa pembentukan fenil propanoid berasal dari asam amino aromatik fenilalanin dan tirosina yang disintesis melalui jalur biosintesis asam shikimat. Dalam jalur biosintesis ini, dua metabolit glukosa, eritrosa 4-fosfat dan fosfoenolpiruvat, bereaksi menghasilkan DAPH. Senyawa ini membentuk cincin menjadi asam 5-dehidrokuinat dan selanjutnya mengalami perubahan menjadi asam shikimat. Pengeluaran zat antara melalui fosforilasi oleh asam shikimat akan menghasilkan asam korismat yang berperan sangat penting sebagai titik pusat zat antara. Zat antara ini akan diubah menjadi asam antranilat dan triptofan, dan sebagian lagi menjadi asam prefenat yang merupakan bagian nonaromatik. Asam prefenat ini akan diubah menjadi senyawa aromatik melalui dua jalur. Pertama melalui proses dehidrasi dan dekarboksilasi berkelanjutan untuk membentuk asam fenil piruvat yang merupakan prazat bagi pembentukan fenilalanin. Kedua melalui proses dehidrogenasi dan dekarboksilasi untuk menghasilkan asam p-hidroksifenilpiruvat yang merupakan prazat bagi pembentukan tirosina. Prazat fenilpropanoat inilah yang menjadi cikal bakal pembentukan asam sinamat melalui proses deaminasi enzimatis dari fenilalanin, sedangkan asam p-kumarat dibentuk dari deaminasi tirosina dan proses hudroksilasi asam sinamat pada posisi para (Gambar 2.5) (Agusta, 2000).
Universitas Sumatera Utara
33
COOH C-O-P
CH2 Fosfoenolpiruvat
+ CHO H-C-OH H-C-OH CH2O-P D-Eritrosa 4-Fosfat
COOH
COOH
C-O-P
P1 CH2 NADH,H+ HO-C-H
HO NAD+
COOH
H-C-OH H-C-OH
P1 O
OH
CH2O-P
OH Asam 5-dehidrokuinat
H2O
NADP+ NADPH,H+
COOH
ADP ATP
COOH
P-O
OH
OH Asam 5-Fosfoshikimat
PEP P1
COOH
CH2
O-C
OH COOH Asam 5-Fosfat-3-enolPirufilshikimat
HO OH
OH Asam Shikimat
O OH
OH Asam 5dehidroshikimat
COOH
P1 CH2
O-C COOH
Asam Korismat
HOOC
CH2CCOOH
OH Asam Prefenat
COOH
CH2CHNH2COOH
HO CO2
O
CH2CCOOH
OH
Asam p-Hidroksinamat (Asam p-Kumarat)
OH L-Tirosina
OH
Asam pHidroksifenil piruvat
Gambar 2.5. Biosintesa Fenil Propanoid
Universitas Sumatera Utara
34
2.2.4. Kegunaan Minyak Atsiri
Menurut Rochim (2009), kegunaan minyak atsiri sangat luas dan spesifik, khususnya dalam berbagai bidang industri, seperti : 1. Farmasi dan Kesehatan Bidang kesehatan, minyak atsiri digunakan sebagai aroma terapi. Aroma yang muncul dari minyak atsiri dapat menimbulkan efek menenangkan yang pada akhirnya dapat digunakan sebagai terapi psikis. Minyak atsiri ini selain memberikan aroma wangi yang menyenangkan juga dapat membantu pencernaan dengan merangsang sistem saraf, sehingga akan meningkatkan sekresi getah lambung yang mengandung enzim hanya oleh stimulus aroma dan rasa bahan pangan. Selain itu juga dapat merangsang keluar cairan getah sehingga rongga mulut dan lambung menjadi basah.
Beberapa jenis minyak atsiri digunakan sebagai bahan antiseptik internal atau eksternal, bahan analgesik, haelitik atau sebagai antizimatik sebagai sedatif dan stimulan untuk obat sakit perut. Minyak atsiri mempunyai sifat membius atau merangsang. Dengan memanfaatkan aroma terapi, psikis