Ekstraksi Senyawa Gingerol dari Rimpang Jahe dengan Metode Maserasi Bertingkat
EKSTRAKSI SENYAWA GINGEROL DARI RIMPANG JAHE
DENGAN METODE MASERASI BERTINGKAT
FATIA TRIRIZQI
DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Ekstraksi Senyawa
Gingerol dari Rimpang Jahe dengan Metode Maserasi Bertingkat adalah benar
karya saya dengan arahan dari dosen pembimbing dan belum diajukan dalam
bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang
berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari
penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di
bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Desember 2013
Fatia Tririzqi
NIM F34090027
ABSTRAK
FATIA TRIRIZQI. Ekstraksi Senyawa Gingerol dari Rimpang Jahe dengan
Metode Maserasi Bertingkat. Dibimbing oleh ERLIZA NOOR.
Jahe (Zingiber officinale) adalah rempah penting yang banyak digunakan
baik pada industri makanan, minuman dan farmasi. Komponen bioaktif jahe yang
diekstrak adalah 6-, 8-, 10-gingerol dan 6-shogaol. Penelitian ini bertujuan
membuat ekstrak jahe dengan metode maserasi bertingkat menggunakan 3 pelarut,
yaitu heksana, etil asetat dan etanol dan perlakuan waktu yang berbeda.
Pengukuran dilakukan terhadap ekstrak jahe dan rendemen bioaktif. Analisis
proksimat serbuk jahe kering menunjukkan kadar karbohidrat yang tinggi. Ekstrak
jahe tertinggi diperoleh saat menggunakan pelarut etanol selama 6 jam dan
kandungan senyawa bioaktif tertinggi diperoleh saat ekstraksi menggunakan
pelarut heksana selama 6 jam namun kadar masing-masing senyawa bioaktif
tertinggi diperoleh pada jenis pelarut dan waktu ekstrak yang berbeda. Kadar
senyawa 6-, 8-, 10-gingerol dan 6-shogaol tertinggi berhasil diekstrak secara
berurutan 24%, 32%, 46% dan 29%.
Kata kunci: jahe, gingerol, maserasi bertingkat
ABSTRACT
FATIA TRIRIZQI. Extraction Gingerol Compounds from Ginger Rhizome with
Multistage Maceration Method. Supervised by ERLIZA NOOR.
Ginger (Zingiber officinale) is important spice that use for food, drink,
pharmacy industries. The extracted bioactive components are 6-, 8-, 10-gingerol
dan 6-shogaol. The purpose of this research was to make ginger extract with
multistage maceration and different time treatments. Measurement done to ginger
extract and bioactive yield. The proximate analysis of ginger dried powder
showed that high carbohydrate content. Moreover, the highest ginger extract
obtained when 6 hours extraction by ethanol solvent. The highest bioactive
compound content obtained when 6 hours extraction by hexane solvent.
Nevertheless each of the highest bioactive compound content obtained by
different type of solvent and time. The content of 6-, 8-, 10- gingerol and 6shogaol are 24%, 32%, 46%, and 29%, respectively.
Keywords: ginger, gingerol, multistage maceration
EKSTRAKSI SENYAWA GINGEROL DARI RIMPANG JAHE
DENGAN METODE MASERASI BERTINGKAT
FATIA TRIRIZQI
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknologi Pertanian
pada
Departemen Teknologi Industri Pertanian
DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
Judul Skripsi : Ekstraksi Senyawa Gingerol dari Rimpang Jahe dengan Metode
Maserasi Bertingkat
Nama
: Fatia Tririzqi
NIM
: F34090027
Disetujui oleh
Prof Dr Ir Erliza Noor
Pembimbing
Diketahui oleh
Prof Dr-Ing Ir Suprihatin
Plh. Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang
dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Maret 2013 sampai Juli
2013 ini ialah ekstraksi jahe, dengan judul Ekstraksi Senyawa Gingerol dari
Rimpang Jahe dengan Metode Maserasi Bertingkat.
Penulis mengucapkan terima kasih atas doa dan dukungannya kepada
1. Prof. Dr. Ir Erliza Noor selaku dosen pembimbing yang selalu memberi
masukan, arahan dan bimbingannya kepada penulis selama penelitian dan
penyelesaian tugas akhir ini.
2. Ibu Egnawati, Ibu Rini dan seluruh laboran Departemen TIN yang membantu
selama penelitian.
3. Ibu, Bapak, Umi, kakak-kakak dan adik tercinta atas doa dan cintanya.
4. Syarifah Aini, Liza Harmi, Nina Jusnita, Lisa Silvia, Nur Faizah atas bantuan
dan dukungannya.
5. Fanty Rachmah, Aulia Anggraini, Agus Nurjani, Ariska Duti dan keluarga
besar TIN 46 atas kekompakannya.
6. Mina Ervani dan penghuni Wisma Cantik Bara 4 atas canda tawanya
7. Seluruh teman-teman dan pihak yang turut membantu dan mendukung
penulisan karya ilmiah ini.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat bagi para pembaca.
Bogor, Desember 2013
Fatia Tririzqi
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
vi
DAFTAR GAMBAR
vi
DAFTAR LAMPIRAN
vi
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Perumusan Masalah
1
Tujuan Penelitian
1
Ruang Lingkup Penelitian
1
METODE
2
Waktu dan Tempat Penelitian
2
Bahan
2
Alat
2
Prosedur Penelitian
2
HASIL DAN PEMBAHASAN
4
Analisis Proksimat Serbuk Jahe
4
Komponen Bioaktif Jahe
4
Komponen Bioaktif Serbuk Jahe Kering
5
Maserasi Bertingkat
6
Rendemen Ekstrak Kasar
6
Komponen Bioaktif Ekstrak Jahe
8
Persentasi Ekstraksi
SIMPULAN DAN SARAN
10
12
Simpulan
12
Saran
12
DAFTAR PUSTAKA
12
LAMPIRAN
14
RIWAYAT HIDUP
16
DAFTAR TABEL
1
2
3
4
5
6
Komposisi pelarut yang digunakan dalam kolom HPLC
Analisis proksimat serbuk jahe kering
Nama rantai gingerol dan jumlah karbon atomnya
Nama rantai shogaol dan jumlah karbon atomnya
Karakteristik pelarut heksana, etil asetat dan etanol
Perbandingan hasil rendemen ekstrak kasar
4
4
5
5
7
8
DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Skema pembuatan serbuk jahe kering
Skema ekstraksi jahe
Gingerol
Shogaol
Konsentrasi senyawa aktif pada serbuk jahe kering
Rendemen ekstrak kasar
Konsentrasi 6-gingerol pada ekstrak jahe
Konsentrasi 8-gingerol pada ekstrak jahe
Konsentrasi 10 gingerol pada ekstrak jahe
Konsentrasi 6-shogaol pada ekstrak jahe
Persentasi ekstraksi senyawa 6-gingerol
Persentasi ekstraksi senyawa 8-gingerol
Persentasi Ekstraksi Senyawa 10-gingerol
Persentasi Ekstraksi Senyawa 6-shogaol
3
3
5
5
6
7
8
9
9
10
10
11
11
11
DAFTAR LAMPIRAN
Prosedur pengujian analisis proksimat serbuk jahe kering
14
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Masyarakat Indonesia memanfaatkan tanaman obat tradisional sebagai salah
satu pengobatan yang tidak membahayakan tubuh. Penggunaan tanaman obat
tradisional meningkat seiring dengan kesadaran masyarakat terhadap dampak
negatif penggunaan obat sintetik. Satu di antara tanaman obat yang sering
digunakan adalah jahe (Zingiber officinale). Jahe mengandung minyak atsiri yang
bersifat menghangatkan tubuh. Selain itu kandungan oleoresin jahe akan
memberikan rasa pedas.
Produksi jahe Indonesia tahun 2011 mencapai 94 745 159 kg (BPS 2012)
dan merupakan komoditas tanaman obat-obatan yang diandalkan setiap tahunnya.
Oleh karena itu penggunaan jahe harus dikembangkan tidak hanya sebagai
sediaan obat biasa melainkan menjadi sediaan obat yang memiliki nilai tambah
yang tinggi. Jahe diketahui memiliki aktivitas analgesik, antiaggregan,
antialkohol, antiallergik, antimikroba, antikanker, antidepresan, antiedemik,
antiemetik,
antiinflamasi,
antimutagenik,
antinarkotik,
antioksidan,
antiserotonigenik, antipiretik, antitrombik, antitusif, immunostimulan (Duke et al.
2002).
Nilai ekonomi tanaman ini terletak pada bagian rimpangnya. Rimpang jahe
digunakan dalam bentuk jahe segar ataupun jahe olahan. Jahe segar digunakan
sebagai rempah obat tradisional. Jahe olahan dapat berupa jahe kering, jahe asin,
jahe dalam sirup, jahe kristal, bubuk jahe, minyak atsiri dan oleoresin.
Komponen bioaktif yang dapat ditemukan dalam jahe antara lain gingerol,
shogaol dan paradol. Gingerol memiliki kemampuan sebagai antioksidan dan
antiinflamasi. Penggunaan gingerol di industri salah satunya ialah dalam
crosslinking pati untuk mengikatsilangkan rantai karbon pada pati. Oleh karena itu
ekstraksi gingerol dan shogaol dari jahe merupakan hal yang menarik untuk
dilakukan.
Perumusan Masalah
Gingerol perlu diekstrak karena senyawa murni dari jahe akan lebih mudah
untuk diketahui aktivitas biologinya. Diperlukan metode ekstraksi terbaik untuk
mendapatkan senyawa gingerol dari jahe.
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah mendapatkan ekstrak dengan rendemen
tertinggidari pelarut berpolaritas berbeda dan mengetahui persentasi ekstraksi
senyawa gingerol.
Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup penelitian ini mencakup ekstraksi senyawa gingerol dari
rimpang jahe dan metode ekstraksi yang digunakan untuk mendapat konsentrasi
gingerol tertinggi.
2
METODE
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian dilakukan pada bulan Maret sampai Juli 2013 di Laboratorium
Dasar Ilmu Terapan dan Laboratorium Teknik Kimia, Departemen Teknologi
Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor dan
Laboratorium Pusat Studi Biofarmaka.
Bahan
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah jahe (Zingiber officinale)
yang dipanen pada umur 9 bulan diperoleh dari Pusat Studi Biofarmaka IPB,
pelarut heksana, etil asetat, etanol, kertas saring dan standar gingerol.
Alat
Peralatan yang digunakan untuk maserasi adalah blender, labu erlenmeyer,
magnet stirrer, rotary evaporator, hot plate, neraca analitik, pompa vakum.
Peralatan yang digunakan untuk analisis konsentrasi senyawa gingerol adalah
HPLC (Shimpack ODS VP C18 150Lx4.6).
Prosedur Penelitian
Penelitian dilakukan dalam 3 tahap, yaitu tahap persiapan, tahap ekstraksi
dan tahap analisis. Tahap persiapan adalah tahap pembuatan serbuk jahe kering.
Jahe kering didapatkan dari jahe segar yang dicuci bersih, diiris tipis dengan
ketebalan 50 mm, dikeringkan dengan sinar matahari selama 2 hari, selanjutnya
dihaluskan dengan blender hingga didapatkan serbuk jahe dengan ukuran 50
mesh. Rendemen serbuk jahe kering dihitung berdasarkan pada persentase antara
bobot serbuk jahe yang didapat dengan bobot rimpang jahe awal yang digunakan.
Tahap persiapan dilakukan seperti skema yang ditunjukkan pada Gambar 1.
Serbuk jahe dianalisis proksimat untuk mengetahui kandungan utama dalam
serbuk jahe kering. Prosedur analisis proksimat dapat dilihat pada Lampiran 1.
Tahap ekstraksi mengacu pada Fathia (2011) dengan modifikasi pada waktu
ekstraksi dan kecepatan putaran yang digunakan. Serbuk jahe sebanyak 100 gram
diekstrak dengan metode maserasi bertingkat menggunakan tiga jenis pelarut yang
berbeda, yaitu heksana, etil asetat, dan etanol. Serbuk jahe diekstrak dengan 400
ml heksana selanjutnya residu diekstrak dengan 400 ml etil asetat dan selanjutnya
residu diekstrak dengan 400 ml etanol. Proses ekstraksi dilakukan pada suhu
ruang dengan kecepatan putaran 450 rpm setiap tingkat dan tiga perlakuan waktu
3, 4, dan 6 jam. Tiap-tiap filtrat dipisahkan dari pelarutnya dengan cara
penguapan dalam rotary evaporator. Pelarut pertama dan kedua diuapkan pada
suhu 50°C dan pelarut ketiga pada suhu 70°C. Skema ekstraksi dapat dilihat pada
Gambar 2. Pengujian komposisi kandungan 6-, 8-, 10- gingerol dan 6 shogaol
pada jahe dilakukan dengan LC-PDA (Liquid chromatography–photodiode array
detection). Ekstrak dan simplisia jahe disonikasi menggunakan metanol pada suhu
3
ruang. Ekstrak kemudian dianalisis dengan HPLC (Shimpack ODS VP C18
150Lx4.6). suhu kolom oven 40 C. panjang gelombang 280nm dan laju alir gerak
1 ml/menit. Pelarut yang digunakan dalam kolom C-18 adalah air (fase diam) dan
asetonitril (fase gerak).Komposisi air dan asetonitril yang digunakan ditunjukkan
pada Tabel 1.
Gambar 1 Skema pembuatan serbuk jahe kering
Gambar 2 Skema ekstraksi jahe
4
Tabel 1 Komposisi pelarut gradien yang digunakan dalam kolom HPLC
Waktu (menit)
Air (%)
Asetonitril (%)
0
10
40
60
60
10
40
40
90
HASIL DAN PEMBAHASAN
Analisis Proksimat Serbuk Jahe
Komposisi kimia jahe sudah diketahui sejak lama. Komponen-komponen
yang bertanggung jawab atas rasa pedas dan tajam, yaitu gingerol, gingerdiol, dan
shogaol, membentuk oleoresin sebanyak 8% (Ramji 2007). Gingerol memiliki
kemampuan sebagai antioksidan dan antiinflamasi. Penggunaan gingerol di
industri salah satunya ialah dalam crosslinking pati untuk mengikatsilangkan
rantai karbon pada pati (Kikuzaki 2000). Oleh karena itu ekstraksi gingerol dari
jahe merupakan hal yang menarik untuk dilakukan.
Pada tahap persiapan didapatkan bobot serbuk jahe kering sebanyak 3.71
kg. Dari bobot jahe segar sebanyak 35.5 kg. Sehingga rendemen yang didapatkan
ialah 10.45%. Rendemen serbuk jahe kering berhubungan dengan kadar air yang
terkandung pada kadar air rimpang. Kandungan air pada rimpang akan teruapkan
selama pengeringan. Analisis proksimat dilakukan pada serbuk jahe kering
mengetahui kandungan utama dalam serbuk jahe kering. Hasil analisis proksimat
serbuk jahe kering ditunjukkan pada Tabel 2.
Tabel 2 Analisis proksimat serbuk jahe kering
Kadar
Nilai (%)
Air
Abu
Protein
Lemak
Karbohidrat (by difference)
6.57
5.68
11.25
8.62
67.68
Analisis proksimat menunjukkan kadar karbohidrat by difference sebesar
67.69%. Hal ini sesuai dengan Koswara (1995) yang menyebutkan bahwa dalam
100 gram jahe kering terdapat 70 gram karbohidrat.
Komponen Bioaktif Jahe
Komponen bioaktif yang terdapat pada ekstrak jahe antara lain gingerol,
shogaol, paradol dan yang lainnya. Komponen fenolik ini bertanggung jawab
terhadap flavor jahe. Gingerol atau 1-(3’-metoksi-4’-hidroksifenil)-5hidroksialkan-3-ones memiliki rantai samping yang variatif. Rantai samping
senyawa gingerol yang telah diidentifikasi adalah (3)-,(4)-,(5)-,(6)-,(8)-,(10)-, dan
5
(12)-gingerol memiliki karbon atom berturut-turut 7, 8, 9, 10, 12, 14, dan 16
(Araona et al 1999). Struktur molekul dan penamaan rantai karbon gingerol
ditunjukkan pada Gambar 3 dan Tabel 3.
Selama proses pengolahan jahe seperti pengeringan dan penyimpanan akan
mengubah gingerol menjadi shogaol. Tingkat kepedasan jahe akan berkurang
karena perubahan tersebut. homolog-homolog shogaol yang telah diketahui antara
lain (1)-, (4)-, (6)-, (14)-, dan (19)-shogaol. Struktur molekul dan penamaan rantai
karbon shogaol ditunjukkan pada Gambar 4 dan Tabel 4.
Gambar 3 Gingerol
Tabel 3 Nama rantai gingerol dan jumlah karbon atomnya
n
nama
4
6
8
(6)-gingerol
(8)-gingerol
(10)-gingerol
Gambar 4 Shogaol
Tabel 4 Nama rantai shogaol dan jumlah karbon atomnya
n
nama
4
6
8
(6)-shogaol
(8)-shogaol
(10)-shogaol
Komponen Bioaktif Serbuk Jahe Kering
Konsentrasi senyawa tertinggi pada serbuk jahe ialah 6-gingerol kemudian
10-gingerol, 6-shogaol dan konsentrasi senyawa terendah ialah 8-gingerol.
Fathona (2011) mengemukakan bahwa kandungan 6-, 8-, 10-gingerol dan 6shogaol jahe emprit ialah 22.57, 4.73, 6.68 dan 2.24 mg/g sedangkan hasil
6
penelitian ini menunjukkan kandungan 6-, 8-, 10-gingerol dan 6-shogaol ialah
11.73, 1.55, 2.49, dan 2.10 mg/g secara berturut-turut. Kadar 6-, 8-, 10-gingerol
lebih besar daripada kadar 6-shogaol karena gingerol bersifat termostabil.
Gingerol bisa saja berubah menjadi zingeron dan heksanal melalui reaksi
retroaldol serta menjadi shogaol melalui dehidrasi pada pemanasan di atas 200°C
(Purseglove et al. 1981). Selain itu kadar gingerol jahe juga meningkat seiring
dengan bertambahnya usia panen rimpang jahe (Vernin dan Parkanyi 2005).
Komponen senyawa aktif pada serbuk jahe kering ditunjukkan pada Gambar 5.
Gambar 5 Konsentrasi senyawa aktif pada serbuk jahe kering
Maserasi Bertingkat
Serbuk jahe kering diekstrak dengan metode maserasi bertingkat sesuai
dengan metode Fathia (2011) dan modifikasi pada volume pelarut yang
digunakan, waktu ekstraksi dan kecepatan putaran yang digunakan. Fathia (2011)
mendapatkan rendemen ekstrak heksana sebanyak 3.57%, rendemen ekstrak etil
asetat sebanyak 3.17%, dan ekstrak etanol sebanyak 3.02%. Waktu ekstraksi dan
kecepatan putaran yang digunakan pada penelitian ini merujuk pada metode
Ramadhan dan Phaza (2010), yang mendapatkan oleoresin jahe 12.65% pada
ekstraksi menggunakan pelarut etanol pada suhu 40°C selama 6 jam dengan
kecepatan putaran 450 rpm.
Maserasi dilakukan dengan merendam serbuk jahe dalam pelarut. Prinsip
metode maserasi yaitu terjadinya peristiwa leaching pada komponen aktif dalam
bahan yang memiliki sifat kelarutan yang sama dengan pelarut yang digunakan
(Singh 2008). Maserasi yang berulang untuk memperoleh ekstrak yang semakin
banyak. Metode ini tergolong metode konvensional namun masih populer
digunakan karena kemudahan pengerjaan dan biaya pengerjaan yang cukup murah
dibandingkan metode lainnya (Yang et al. 2010). Maserasi bertingkat merupakan
metode ekstraksi bertahap dengan menggunakan pelarut yang berbeda.
Rendemen Ekstrak Kasar
Rendemen ekstrak kasar tertinggi diperoleh saat ekstraksi tingkat ketiga
menggunakan pelarut etanol dengan durasi 6 jam sebesar 15.12%. Gambar 6
menunjukkan rendemen ekstrak kasar yang dihasilkan. Rendemen yang dihasilkan
7
meningkat seiring dengan peningkatan tingkat ekstraksi. Namun rendemen ekstrak
kasar yang diperoleh selama ekstraksi 4 jam lebih kecil dibandingkan ekstraksi
selama 3 dan 6 jam. Hal ini disebabkan oleh kepolaran pelarut yang digunakan.
Ekstraksi dapat dilakukan menggunakan pelarut dengan polaritas yang
berbeda untuk memperoleh komponen terlarut pada kisaran yang luas (Cowan
1999). Sifat komponen yang akan diekstrak bergantung pada polaritas,
termostabilitas dan pH. Sifat pelarut yang akan digunakan bergantung pada
polaritas, toksisitas, kemudahan terbakar, reaktivitas, ketersediaan dan harga.
Berdasarkan perbandingan polaritasnya, heksana tergolong sebagai pelarut non
polar, etil asetat tergolong sebagai pelarut semi polar dan etanol tergolong sebagai
pelarut polar (Carey dan Sundberg 2007). Derajat polaritas bergantung pada
ketetapan dielektrik (ε), semakin besar tetapan dielektrik semakin polar pelarut
tersebut. Tabel 5 menunjukkan karakteristik pelarut yang digunakan.
Ekstrak kasar mengandung minyak atsiri dan komponen-komponen resin
yang larut dalam pelarut yang digunakan. Komponen resin di antaranya
komponen bioaktif yang memberikan rasa pedas, warna, fixed oil, dan resin alami
(Koswara 1995). Komponen minyak atsiri seperti zingiberol yang terkandung di
dalam jahe termasuk golongan terpen yang memiliki polaritas mendekati etanol
sedangkan komponen bioaktif seperti gingerol dan shogaol bersifat non-polar.
Sehingga ekstraksi menggunakan etanol akan mendapatkan lebih banyak ekstrak
kasar dibandingkan ekstraksi menggunakan heksana maupun etil asetat.
Gambar 6 Rendemen ekstrak kasar
Tabel 5 Karakteristik pelarut heksana, etil asetat dan etanol
Pelarut
Td (°C) Kelarutan dalam air (%) Ketetapan dielektrik (ɛ)
Heksana 69
Etil asetat 77
Etanol
78
DENGAN METODE MASERASI BERTINGKAT
FATIA TRIRIZQI
DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Ekstraksi Senyawa
Gingerol dari Rimpang Jahe dengan Metode Maserasi Bertingkat adalah benar
karya saya dengan arahan dari dosen pembimbing dan belum diajukan dalam
bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang
berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari
penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di
bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Desember 2013
Fatia Tririzqi
NIM F34090027
ABSTRAK
FATIA TRIRIZQI. Ekstraksi Senyawa Gingerol dari Rimpang Jahe dengan
Metode Maserasi Bertingkat. Dibimbing oleh ERLIZA NOOR.
Jahe (Zingiber officinale) adalah rempah penting yang banyak digunakan
baik pada industri makanan, minuman dan farmasi. Komponen bioaktif jahe yang
diekstrak adalah 6-, 8-, 10-gingerol dan 6-shogaol. Penelitian ini bertujuan
membuat ekstrak jahe dengan metode maserasi bertingkat menggunakan 3 pelarut,
yaitu heksana, etil asetat dan etanol dan perlakuan waktu yang berbeda.
Pengukuran dilakukan terhadap ekstrak jahe dan rendemen bioaktif. Analisis
proksimat serbuk jahe kering menunjukkan kadar karbohidrat yang tinggi. Ekstrak
jahe tertinggi diperoleh saat menggunakan pelarut etanol selama 6 jam dan
kandungan senyawa bioaktif tertinggi diperoleh saat ekstraksi menggunakan
pelarut heksana selama 6 jam namun kadar masing-masing senyawa bioaktif
tertinggi diperoleh pada jenis pelarut dan waktu ekstrak yang berbeda. Kadar
senyawa 6-, 8-, 10-gingerol dan 6-shogaol tertinggi berhasil diekstrak secara
berurutan 24%, 32%, 46% dan 29%.
Kata kunci: jahe, gingerol, maserasi bertingkat
ABSTRACT
FATIA TRIRIZQI. Extraction Gingerol Compounds from Ginger Rhizome with
Multistage Maceration Method. Supervised by ERLIZA NOOR.
Ginger (Zingiber officinale) is important spice that use for food, drink,
pharmacy industries. The extracted bioactive components are 6-, 8-, 10-gingerol
dan 6-shogaol. The purpose of this research was to make ginger extract with
multistage maceration and different time treatments. Measurement done to ginger
extract and bioactive yield. The proximate analysis of ginger dried powder
showed that high carbohydrate content. Moreover, the highest ginger extract
obtained when 6 hours extraction by ethanol solvent. The highest bioactive
compound content obtained when 6 hours extraction by hexane solvent.
Nevertheless each of the highest bioactive compound content obtained by
different type of solvent and time. The content of 6-, 8-, 10- gingerol and 6shogaol are 24%, 32%, 46%, and 29%, respectively.
Keywords: ginger, gingerol, multistage maceration
EKSTRAKSI SENYAWA GINGEROL DARI RIMPANG JAHE
DENGAN METODE MASERASI BERTINGKAT
FATIA TRIRIZQI
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknologi Pertanian
pada
Departemen Teknologi Industri Pertanian
DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
Judul Skripsi : Ekstraksi Senyawa Gingerol dari Rimpang Jahe dengan Metode
Maserasi Bertingkat
Nama
: Fatia Tririzqi
NIM
: F34090027
Disetujui oleh
Prof Dr Ir Erliza Noor
Pembimbing
Diketahui oleh
Prof Dr-Ing Ir Suprihatin
Plh. Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang
dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Maret 2013 sampai Juli
2013 ini ialah ekstraksi jahe, dengan judul Ekstraksi Senyawa Gingerol dari
Rimpang Jahe dengan Metode Maserasi Bertingkat.
Penulis mengucapkan terima kasih atas doa dan dukungannya kepada
1. Prof. Dr. Ir Erliza Noor selaku dosen pembimbing yang selalu memberi
masukan, arahan dan bimbingannya kepada penulis selama penelitian dan
penyelesaian tugas akhir ini.
2. Ibu Egnawati, Ibu Rini dan seluruh laboran Departemen TIN yang membantu
selama penelitian.
3. Ibu, Bapak, Umi, kakak-kakak dan adik tercinta atas doa dan cintanya.
4. Syarifah Aini, Liza Harmi, Nina Jusnita, Lisa Silvia, Nur Faizah atas bantuan
dan dukungannya.
5. Fanty Rachmah, Aulia Anggraini, Agus Nurjani, Ariska Duti dan keluarga
besar TIN 46 atas kekompakannya.
6. Mina Ervani dan penghuni Wisma Cantik Bara 4 atas canda tawanya
7. Seluruh teman-teman dan pihak yang turut membantu dan mendukung
penulisan karya ilmiah ini.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat bagi para pembaca.
Bogor, Desember 2013
Fatia Tririzqi
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
vi
DAFTAR GAMBAR
vi
DAFTAR LAMPIRAN
vi
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Perumusan Masalah
1
Tujuan Penelitian
1
Ruang Lingkup Penelitian
1
METODE
2
Waktu dan Tempat Penelitian
2
Bahan
2
Alat
2
Prosedur Penelitian
2
HASIL DAN PEMBAHASAN
4
Analisis Proksimat Serbuk Jahe
4
Komponen Bioaktif Jahe
4
Komponen Bioaktif Serbuk Jahe Kering
5
Maserasi Bertingkat
6
Rendemen Ekstrak Kasar
6
Komponen Bioaktif Ekstrak Jahe
8
Persentasi Ekstraksi
SIMPULAN DAN SARAN
10
12
Simpulan
12
Saran
12
DAFTAR PUSTAKA
12
LAMPIRAN
14
RIWAYAT HIDUP
16
DAFTAR TABEL
1
2
3
4
5
6
Komposisi pelarut yang digunakan dalam kolom HPLC
Analisis proksimat serbuk jahe kering
Nama rantai gingerol dan jumlah karbon atomnya
Nama rantai shogaol dan jumlah karbon atomnya
Karakteristik pelarut heksana, etil asetat dan etanol
Perbandingan hasil rendemen ekstrak kasar
4
4
5
5
7
8
DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Skema pembuatan serbuk jahe kering
Skema ekstraksi jahe
Gingerol
Shogaol
Konsentrasi senyawa aktif pada serbuk jahe kering
Rendemen ekstrak kasar
Konsentrasi 6-gingerol pada ekstrak jahe
Konsentrasi 8-gingerol pada ekstrak jahe
Konsentrasi 10 gingerol pada ekstrak jahe
Konsentrasi 6-shogaol pada ekstrak jahe
Persentasi ekstraksi senyawa 6-gingerol
Persentasi ekstraksi senyawa 8-gingerol
Persentasi Ekstraksi Senyawa 10-gingerol
Persentasi Ekstraksi Senyawa 6-shogaol
3
3
5
5
6
7
8
9
9
10
10
11
11
11
DAFTAR LAMPIRAN
Prosedur pengujian analisis proksimat serbuk jahe kering
14
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Masyarakat Indonesia memanfaatkan tanaman obat tradisional sebagai salah
satu pengobatan yang tidak membahayakan tubuh. Penggunaan tanaman obat
tradisional meningkat seiring dengan kesadaran masyarakat terhadap dampak
negatif penggunaan obat sintetik. Satu di antara tanaman obat yang sering
digunakan adalah jahe (Zingiber officinale). Jahe mengandung minyak atsiri yang
bersifat menghangatkan tubuh. Selain itu kandungan oleoresin jahe akan
memberikan rasa pedas.
Produksi jahe Indonesia tahun 2011 mencapai 94 745 159 kg (BPS 2012)
dan merupakan komoditas tanaman obat-obatan yang diandalkan setiap tahunnya.
Oleh karena itu penggunaan jahe harus dikembangkan tidak hanya sebagai
sediaan obat biasa melainkan menjadi sediaan obat yang memiliki nilai tambah
yang tinggi. Jahe diketahui memiliki aktivitas analgesik, antiaggregan,
antialkohol, antiallergik, antimikroba, antikanker, antidepresan, antiedemik,
antiemetik,
antiinflamasi,
antimutagenik,
antinarkotik,
antioksidan,
antiserotonigenik, antipiretik, antitrombik, antitusif, immunostimulan (Duke et al.
2002).
Nilai ekonomi tanaman ini terletak pada bagian rimpangnya. Rimpang jahe
digunakan dalam bentuk jahe segar ataupun jahe olahan. Jahe segar digunakan
sebagai rempah obat tradisional. Jahe olahan dapat berupa jahe kering, jahe asin,
jahe dalam sirup, jahe kristal, bubuk jahe, minyak atsiri dan oleoresin.
Komponen bioaktif yang dapat ditemukan dalam jahe antara lain gingerol,
shogaol dan paradol. Gingerol memiliki kemampuan sebagai antioksidan dan
antiinflamasi. Penggunaan gingerol di industri salah satunya ialah dalam
crosslinking pati untuk mengikatsilangkan rantai karbon pada pati. Oleh karena itu
ekstraksi gingerol dan shogaol dari jahe merupakan hal yang menarik untuk
dilakukan.
Perumusan Masalah
Gingerol perlu diekstrak karena senyawa murni dari jahe akan lebih mudah
untuk diketahui aktivitas biologinya. Diperlukan metode ekstraksi terbaik untuk
mendapatkan senyawa gingerol dari jahe.
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah mendapatkan ekstrak dengan rendemen
tertinggidari pelarut berpolaritas berbeda dan mengetahui persentasi ekstraksi
senyawa gingerol.
Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup penelitian ini mencakup ekstraksi senyawa gingerol dari
rimpang jahe dan metode ekstraksi yang digunakan untuk mendapat konsentrasi
gingerol tertinggi.
2
METODE
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian dilakukan pada bulan Maret sampai Juli 2013 di Laboratorium
Dasar Ilmu Terapan dan Laboratorium Teknik Kimia, Departemen Teknologi
Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor dan
Laboratorium Pusat Studi Biofarmaka.
Bahan
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah jahe (Zingiber officinale)
yang dipanen pada umur 9 bulan diperoleh dari Pusat Studi Biofarmaka IPB,
pelarut heksana, etil asetat, etanol, kertas saring dan standar gingerol.
Alat
Peralatan yang digunakan untuk maserasi adalah blender, labu erlenmeyer,
magnet stirrer, rotary evaporator, hot plate, neraca analitik, pompa vakum.
Peralatan yang digunakan untuk analisis konsentrasi senyawa gingerol adalah
HPLC (Shimpack ODS VP C18 150Lx4.6).
Prosedur Penelitian
Penelitian dilakukan dalam 3 tahap, yaitu tahap persiapan, tahap ekstraksi
dan tahap analisis. Tahap persiapan adalah tahap pembuatan serbuk jahe kering.
Jahe kering didapatkan dari jahe segar yang dicuci bersih, diiris tipis dengan
ketebalan 50 mm, dikeringkan dengan sinar matahari selama 2 hari, selanjutnya
dihaluskan dengan blender hingga didapatkan serbuk jahe dengan ukuran 50
mesh. Rendemen serbuk jahe kering dihitung berdasarkan pada persentase antara
bobot serbuk jahe yang didapat dengan bobot rimpang jahe awal yang digunakan.
Tahap persiapan dilakukan seperti skema yang ditunjukkan pada Gambar 1.
Serbuk jahe dianalisis proksimat untuk mengetahui kandungan utama dalam
serbuk jahe kering. Prosedur analisis proksimat dapat dilihat pada Lampiran 1.
Tahap ekstraksi mengacu pada Fathia (2011) dengan modifikasi pada waktu
ekstraksi dan kecepatan putaran yang digunakan. Serbuk jahe sebanyak 100 gram
diekstrak dengan metode maserasi bertingkat menggunakan tiga jenis pelarut yang
berbeda, yaitu heksana, etil asetat, dan etanol. Serbuk jahe diekstrak dengan 400
ml heksana selanjutnya residu diekstrak dengan 400 ml etil asetat dan selanjutnya
residu diekstrak dengan 400 ml etanol. Proses ekstraksi dilakukan pada suhu
ruang dengan kecepatan putaran 450 rpm setiap tingkat dan tiga perlakuan waktu
3, 4, dan 6 jam. Tiap-tiap filtrat dipisahkan dari pelarutnya dengan cara
penguapan dalam rotary evaporator. Pelarut pertama dan kedua diuapkan pada
suhu 50°C dan pelarut ketiga pada suhu 70°C. Skema ekstraksi dapat dilihat pada
Gambar 2. Pengujian komposisi kandungan 6-, 8-, 10- gingerol dan 6 shogaol
pada jahe dilakukan dengan LC-PDA (Liquid chromatography–photodiode array
detection). Ekstrak dan simplisia jahe disonikasi menggunakan metanol pada suhu
3
ruang. Ekstrak kemudian dianalisis dengan HPLC (Shimpack ODS VP C18
150Lx4.6). suhu kolom oven 40 C. panjang gelombang 280nm dan laju alir gerak
1 ml/menit. Pelarut yang digunakan dalam kolom C-18 adalah air (fase diam) dan
asetonitril (fase gerak).Komposisi air dan asetonitril yang digunakan ditunjukkan
pada Tabel 1.
Gambar 1 Skema pembuatan serbuk jahe kering
Gambar 2 Skema ekstraksi jahe
4
Tabel 1 Komposisi pelarut gradien yang digunakan dalam kolom HPLC
Waktu (menit)
Air (%)
Asetonitril (%)
0
10
40
60
60
10
40
40
90
HASIL DAN PEMBAHASAN
Analisis Proksimat Serbuk Jahe
Komposisi kimia jahe sudah diketahui sejak lama. Komponen-komponen
yang bertanggung jawab atas rasa pedas dan tajam, yaitu gingerol, gingerdiol, dan
shogaol, membentuk oleoresin sebanyak 8% (Ramji 2007). Gingerol memiliki
kemampuan sebagai antioksidan dan antiinflamasi. Penggunaan gingerol di
industri salah satunya ialah dalam crosslinking pati untuk mengikatsilangkan
rantai karbon pada pati (Kikuzaki 2000). Oleh karena itu ekstraksi gingerol dari
jahe merupakan hal yang menarik untuk dilakukan.
Pada tahap persiapan didapatkan bobot serbuk jahe kering sebanyak 3.71
kg. Dari bobot jahe segar sebanyak 35.5 kg. Sehingga rendemen yang didapatkan
ialah 10.45%. Rendemen serbuk jahe kering berhubungan dengan kadar air yang
terkandung pada kadar air rimpang. Kandungan air pada rimpang akan teruapkan
selama pengeringan. Analisis proksimat dilakukan pada serbuk jahe kering
mengetahui kandungan utama dalam serbuk jahe kering. Hasil analisis proksimat
serbuk jahe kering ditunjukkan pada Tabel 2.
Tabel 2 Analisis proksimat serbuk jahe kering
Kadar
Nilai (%)
Air
Abu
Protein
Lemak
Karbohidrat (by difference)
6.57
5.68
11.25
8.62
67.68
Analisis proksimat menunjukkan kadar karbohidrat by difference sebesar
67.69%. Hal ini sesuai dengan Koswara (1995) yang menyebutkan bahwa dalam
100 gram jahe kering terdapat 70 gram karbohidrat.
Komponen Bioaktif Jahe
Komponen bioaktif yang terdapat pada ekstrak jahe antara lain gingerol,
shogaol, paradol dan yang lainnya. Komponen fenolik ini bertanggung jawab
terhadap flavor jahe. Gingerol atau 1-(3’-metoksi-4’-hidroksifenil)-5hidroksialkan-3-ones memiliki rantai samping yang variatif. Rantai samping
senyawa gingerol yang telah diidentifikasi adalah (3)-,(4)-,(5)-,(6)-,(8)-,(10)-, dan
5
(12)-gingerol memiliki karbon atom berturut-turut 7, 8, 9, 10, 12, 14, dan 16
(Araona et al 1999). Struktur molekul dan penamaan rantai karbon gingerol
ditunjukkan pada Gambar 3 dan Tabel 3.
Selama proses pengolahan jahe seperti pengeringan dan penyimpanan akan
mengubah gingerol menjadi shogaol. Tingkat kepedasan jahe akan berkurang
karena perubahan tersebut. homolog-homolog shogaol yang telah diketahui antara
lain (1)-, (4)-, (6)-, (14)-, dan (19)-shogaol. Struktur molekul dan penamaan rantai
karbon shogaol ditunjukkan pada Gambar 4 dan Tabel 4.
Gambar 3 Gingerol
Tabel 3 Nama rantai gingerol dan jumlah karbon atomnya
n
nama
4
6
8
(6)-gingerol
(8)-gingerol
(10)-gingerol
Gambar 4 Shogaol
Tabel 4 Nama rantai shogaol dan jumlah karbon atomnya
n
nama
4
6
8
(6)-shogaol
(8)-shogaol
(10)-shogaol
Komponen Bioaktif Serbuk Jahe Kering
Konsentrasi senyawa tertinggi pada serbuk jahe ialah 6-gingerol kemudian
10-gingerol, 6-shogaol dan konsentrasi senyawa terendah ialah 8-gingerol.
Fathona (2011) mengemukakan bahwa kandungan 6-, 8-, 10-gingerol dan 6shogaol jahe emprit ialah 22.57, 4.73, 6.68 dan 2.24 mg/g sedangkan hasil
6
penelitian ini menunjukkan kandungan 6-, 8-, 10-gingerol dan 6-shogaol ialah
11.73, 1.55, 2.49, dan 2.10 mg/g secara berturut-turut. Kadar 6-, 8-, 10-gingerol
lebih besar daripada kadar 6-shogaol karena gingerol bersifat termostabil.
Gingerol bisa saja berubah menjadi zingeron dan heksanal melalui reaksi
retroaldol serta menjadi shogaol melalui dehidrasi pada pemanasan di atas 200°C
(Purseglove et al. 1981). Selain itu kadar gingerol jahe juga meningkat seiring
dengan bertambahnya usia panen rimpang jahe (Vernin dan Parkanyi 2005).
Komponen senyawa aktif pada serbuk jahe kering ditunjukkan pada Gambar 5.
Gambar 5 Konsentrasi senyawa aktif pada serbuk jahe kering
Maserasi Bertingkat
Serbuk jahe kering diekstrak dengan metode maserasi bertingkat sesuai
dengan metode Fathia (2011) dan modifikasi pada volume pelarut yang
digunakan, waktu ekstraksi dan kecepatan putaran yang digunakan. Fathia (2011)
mendapatkan rendemen ekstrak heksana sebanyak 3.57%, rendemen ekstrak etil
asetat sebanyak 3.17%, dan ekstrak etanol sebanyak 3.02%. Waktu ekstraksi dan
kecepatan putaran yang digunakan pada penelitian ini merujuk pada metode
Ramadhan dan Phaza (2010), yang mendapatkan oleoresin jahe 12.65% pada
ekstraksi menggunakan pelarut etanol pada suhu 40°C selama 6 jam dengan
kecepatan putaran 450 rpm.
Maserasi dilakukan dengan merendam serbuk jahe dalam pelarut. Prinsip
metode maserasi yaitu terjadinya peristiwa leaching pada komponen aktif dalam
bahan yang memiliki sifat kelarutan yang sama dengan pelarut yang digunakan
(Singh 2008). Maserasi yang berulang untuk memperoleh ekstrak yang semakin
banyak. Metode ini tergolong metode konvensional namun masih populer
digunakan karena kemudahan pengerjaan dan biaya pengerjaan yang cukup murah
dibandingkan metode lainnya (Yang et al. 2010). Maserasi bertingkat merupakan
metode ekstraksi bertahap dengan menggunakan pelarut yang berbeda.
Rendemen Ekstrak Kasar
Rendemen ekstrak kasar tertinggi diperoleh saat ekstraksi tingkat ketiga
menggunakan pelarut etanol dengan durasi 6 jam sebesar 15.12%. Gambar 6
menunjukkan rendemen ekstrak kasar yang dihasilkan. Rendemen yang dihasilkan
7
meningkat seiring dengan peningkatan tingkat ekstraksi. Namun rendemen ekstrak
kasar yang diperoleh selama ekstraksi 4 jam lebih kecil dibandingkan ekstraksi
selama 3 dan 6 jam. Hal ini disebabkan oleh kepolaran pelarut yang digunakan.
Ekstraksi dapat dilakukan menggunakan pelarut dengan polaritas yang
berbeda untuk memperoleh komponen terlarut pada kisaran yang luas (Cowan
1999). Sifat komponen yang akan diekstrak bergantung pada polaritas,
termostabilitas dan pH. Sifat pelarut yang akan digunakan bergantung pada
polaritas, toksisitas, kemudahan terbakar, reaktivitas, ketersediaan dan harga.
Berdasarkan perbandingan polaritasnya, heksana tergolong sebagai pelarut non
polar, etil asetat tergolong sebagai pelarut semi polar dan etanol tergolong sebagai
pelarut polar (Carey dan Sundberg 2007). Derajat polaritas bergantung pada
ketetapan dielektrik (ε), semakin besar tetapan dielektrik semakin polar pelarut
tersebut. Tabel 5 menunjukkan karakteristik pelarut yang digunakan.
Ekstrak kasar mengandung minyak atsiri dan komponen-komponen resin
yang larut dalam pelarut yang digunakan. Komponen resin di antaranya
komponen bioaktif yang memberikan rasa pedas, warna, fixed oil, dan resin alami
(Koswara 1995). Komponen minyak atsiri seperti zingiberol yang terkandung di
dalam jahe termasuk golongan terpen yang memiliki polaritas mendekati etanol
sedangkan komponen bioaktif seperti gingerol dan shogaol bersifat non-polar.
Sehingga ekstraksi menggunakan etanol akan mendapatkan lebih banyak ekstrak
kasar dibandingkan ekstraksi menggunakan heksana maupun etil asetat.
Gambar 6 Rendemen ekstrak kasar
Tabel 5 Karakteristik pelarut heksana, etil asetat dan etanol
Pelarut
Td (°C) Kelarutan dalam air (%) Ketetapan dielektrik (ɛ)
Heksana 69
Etil asetat 77
Etanol
78