ISOLASI DAN ANALISIS KIMIA MINYAK ATSIRI DARI TEMULAWAK (Curcuma xanthoriza Roxb) DENGAN GAS KROMATOGRAFI-SPEKTROMETER MASSA (GC–MS) DAN UJI AKTIVITAS ANTI BAKTERI TESIS
ISOLASI DAN ANALISIS KIMIA MINYAK ATSIRI DARI
TEMULAWAK (Curcuma xanthoriza Roxb) DENGAN GAS
KROMATOGRAFI-SPEKTROMETER MASSA (GC–MS)
DAN UJI AKTIVITAS ANTI BAKTERI
TESIS
Oleh
EFI SRIVITA SINAMBELA
107006001/KIM
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2012
ISOLASI DAN ANALISIS KIMIA MINYAK ATSIRI DARI
TEMULAWAK (Curcuma xanthoriza Roxb) DENGAN GAS
KROMATOGRAFI-SPEKTROMETER MASSA (GC–MS)
DAN UJI AKTIVITAS ANTI BAKTERI
TESIS
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains dalam
Program Studi Ilmu Kimia pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Oleh
EFI SRIVITA SINAMBELA
107006001/KIM
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2012
Judul Tesis : ISOLASI DAN ANALISIS KIMIA MINYAK ATSIRI
DARI TEMULAWAK (Curcuma xanthoriza Roxb) DENGAN GAS KROMATOGRAFI - SPEKTROMETER MASSA (GC–MS) DAN UJI AKTIVITAS ANTI BAKTERI Nama Mahasiswa : Efi Srivita Nomor Pokok : 107006001 Program Studi : Magister Ilmu Kimia Menyetujui
Komisi Pembimbing
(Lamek Marpaung, M.Phil,Ph.D) (Dr.Mimpin Ginting.MS.) AnggotaKetua
Ketua Program Studi Dekan (Prof. Basuki Wirjosento,MS,Ph.D) (Dr.Sutarman,M.Sc) Tanggal Lulus : 4 Mei 2012
PERNYATAAN ORISINALITAS
ISOLASI DAN ANALISIS KIMIA MINYAK ATSIRI DARI TEMULAWAK
(Curcuma xanthoriza Roxb) DENGAN GAS
KROMATOGRAFI-SPEKTROMETER MASSA (GC–MS) DAN UJI AKTIVITAS ANTI BAKTERI
TESIS
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis dalam tesis ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi dan sepanjang sepengetahuan saya tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain kecuali secara tertulis diacu dalam naskah dan disebut sumbernya dalam daftar pustaka
Medan, 4 Mei 2012 (Efi Srivita Sinambela)
NIM.107006001
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI
Sebagai sivitas akademika Universitas Sumatera Utara saya yang bertanda tangan dibawah ini : Nama : Efi Srivita Sinambela NIM : 107006001 Program Studi : Magister Ilmu Kimia Jenis Karya Ilmiah : Tesis Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Ekslusif (No-Exclusive Royalty
Free Righ) atas Tesis saya yang berjudul:
ISOLASI DAN ANALISIS KIMIA MINYAK ATSIRI DARI TEMULAWAK
(Curcuma xanthoriza Roxb) DENGAN GAS
KROMATOGRAFI-SPEKTROMETER MASSA (GC–MS) DAN UJI AKTIVITAS ANTI BAKTERI
Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalty Non- Ekslusif ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalih media, memformat, mengelola dalam bentuk data-base, merawat dan mempublikasikan Tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta.
Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.
Medan, 4 Mei 2012 Efi Srivita Sinambela
NIM.107006001
Telah diuji pada Tanggal : 4 Mei 2012 PANITIA PENGUJI TESIS Ketua : Lamek Marpaung, M.Phil, Ph.D Anggota : 1. Dr. Mimpin Ginting, MS
2. Prof. Basuki Wirjosentono. MS,Ph.D
3. Prof. Dr. Jamaran Kaban, MSc
4. Dr. Hamonangan Nainggolan, MSc ISOLASI DAN ANALISIS KIMIA MINYAK ATSIRI DARI TEMULAWAK
(Curcuma xanthoriza Roxb) DENGAN GAS
KROMATOGRAFI-SPEKTROMETER MASSA (GC–MS) DAN UJI AKTIVITAS ANTI BAKTERI
ABSTRAK
Penelitian tentang isolasi dan analisis kimia minyak atsiri serta uji aktivitas mikroba dengan metode Cork Borer dari temulawak (Curcuma xanthoriza Roxb ) telah dilakukan. terhadap beberapa bakteri. Perlakuan yang diperlakukan yaitu mengisolasi minyak atrisi umbi temulawak dengan destilasi stahl dan dianlisis komponen kimianya dengan Kromotografi Gas Spektrometri Massa. Hasil Kromatografi Gas menunjukkan adanya 30 puncak yang berarti terdapat 30 komponen kimia dalam minyak atsiri umbi temulawak. Dengan Spektrometri Massa hanya 22 komponen dari 30 komponen yang dianalisis (identifikasi) berdasarkan data spektrum yang ada. Berikut ini 22 komponen kimia minyak atsiri yang terkandung dalam umbi temulawak yaitu : α-pinen (0,68%), Kampen (1,60%), sabinen (0,51%), Mirsen (0,67%), α-Pilandren (0,48%) ,δ-4- Carin (0,67%), 1,8 Sineol (14,64%), terpinolen (11,29%), Kamfor (7,21%), borneol (0,75%), Terpineol (0,70%), ρ-Simen(0,22%), α-Terpineol (0,78%), Piperitenon(2,20%), β- Elemen(1,38%), Zingiberen (4,55%), Cariopilen (1,45%), γ-Elemen (3,43%), β- Farnesen (0,30%), Ar-
Curcumin (0,92%), Furanodiena (5,88%), dan β- Seskuifelandren(4,46%). Minyak atsiri dari temulawak telah di uji aktifitasnya terhadap bakteri Shigella sp (2,4 ; 4,4 ), S.aureus ( 1,6 ; 1,8 ), S,thyphii 1,2 ; 1,4 ) dan E.coli (1,0 ; 0,8 ).
Kata kunci : Temulawak, Destilasi Sthal, Minyak atsiri, GC-MS, Aktifitas antibakteri.
ISOLATION AND ANALYSIS CHEMICAL COMPONENT ESSENTIAL OIL OF
TEMULAWAK (Curcuma xanthoriza Roxb) WITH GC-MS AND ANTI
BACTERIA ACTIVITY TEST
ABSTRACT The research for isolation and analysis chemical component essential oil of
(Curcuma xanthoriza Roxb) with
temulawak GC-MS and anti bacteria activity
test by Cork Borer method was conducted. The purposes of this research are to
(Curcuma xanthoriza know chemical component essential oil of temulawak Roxb) with
GC-MS and anti bacteria activity. The treatment done was isolate the
essential oil of the temulawak trought steam distillation and then it is chemical
components were analyzed throught Mass Spectrometry – Gas Cromotography. The
result of gas Cromatography showed 30 apeas meaning that the essential oil of
temulawak contained 30 chemical components. The result of Mass Spectrometry
only showed 22 out of the 30 chemical components analyzed (identified). The 22
chemical components of essential oil were : α-pinene (0,68%), Campen (1,60%),
sabinen (0,51%), Mircen (0,67%),α-Pilandren (0,48%) ,δ-4- Carin (0,67%), 1,8
Cineole (14,64%), terpinolen (11,29%), Kamper (7,21%), borneol (0,75%),
Terpineol (0,70%), ρ-Cimen(0,22%), α-Terpineol (0,78%), Piperitenon(2,20%), β-
Elemen(1,38%), Zingiberen (4,55%), Caryopilen (1,45%), γ-Elemen (3,43%), β-
Farnesene (0,30%), Ar- Curcumin (0,92%), Furanodiena (5,88%), dan β-Sesquiplilendren(4,46%). Also the activity test has been done and result show that
for some bacteria namely Shigella sp (2,4 ; 4,4 ), S.aureus ( 1,6 ; 1,8 ), S,thyphii 1,2
; 1,4 ) dan E.coli (1,0 ; 0,8 ).
Key words : Temulawak, Sthal destilation, Essential Oil, GC-MS, Bacteria activity.
RIWAYAT HIDUP
Nama : Efi Srivita Sinambela, S.Si Tempat/Tanggal Lahir : Medan, 1 April 1977 Riwayat Pendidikan : Tahun 1990 tamat dari SD Negeri 060838 Medan Tahun 1993 tamat dari SMP Negeri 17 Medan Tahun 1996 tamat dari SMA Negeri 4 Medan Tahun 2001 tamat dari FMIPA-USU Tahun 2010 mengikuti program S2 di Pasca Sarjana –
Kimia , Universitas Sumatera Utara dan tamat pada tahun 2012.
Nama Suami : Rikson AF Siburian,M.Si Nama Anak : 1. Madeline HannaTasya.
2. Nathania Yosephine. Nama Ayah : Alm.Osman Sinambela Nama Ibu : Lisken Silaen
KATA PENGANTAR
KPuji syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa karena berkat dan RahmatNya, saya dapat menyelesaikan penulisan Tesis ini sebagai tugas akhir dalam jenjang Magister.
Saya menyadari bahwa Tesis ini masih banyak kekurangan, baik dalam penulisan kata mungkin juga bobot ilmiahnya. Pendapat dan saran dari pembaca diterima dengan senang hati untuk kesempurnaan Tesis ini.
Selesainya penulisan tesis ini, bukanlah semata – mata karena kemampuan saya sendiri, tetapi berkat sarana, bimbingan dan dorongan dari berbagai pihak, untuk itu saya ucapkan terima kasih kepada Universitas Sumatera Utara, karena telah memberi wadah pendidikan kepada saya untuk melanjutkan pendidikan.
Bapak Prof.Dr.dr.Syahril Pasaribu, DTM&H, M.Sc (CTM),Sp.A(K) sebagai Rektor Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan kesempatan dan fasilitas kepada penulisuntuk menyelesaikan pendidikan Magister Kimia.
Bapak Prof.Dr.Ir.Rahim Matondang,MSi, selaku Direktur Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan kesempatan dan fasilitas kepada penulis untuk menyelesaikan pendidikan Magister Kimia.
Kepada seluruh staf dosen yang memberi kuliah di Program Magister Kimia maupun pegawai yang telah banyak membantu. Kepada Bapak Lamek Marpaung, M. Phil, Ph,D dan Bapak Dr.Mimpin
Ginting,MS, sebagai pembimbing-1 dan 2 saya, dan juga kepada Bapak Prof. Basuki Wirjosentono. MS,Ph.D (Ketua Program dan dosen penguji), Bapak Prof.Dr.Jamaran Kaban MSc, serta Bapak Dr.Hamonangan Nainggolan, MSc sebagai dosen penguji yang telah banyak memberi saran dan masukan.
Kepada suami saya Rikson AF Siburian dan anak anak saya Madeline dan Nathania dan keluarga yang telah banyak memberi semangat dan dorongan.
Pihak-pihak yang tidak dapat saya tuliskan satu persatu tetapi begitu banyak bantuannya selama saya mengerjakan tesis ini.
Medan, 26 April 2012 Hormat Saya,
Efi Srivita Sinambela
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR
i ABSTRAK iii
ABSTRACT iv DAFTAR ISI v DAFTAR TABEL vii DAFTAR GAMBAR viii DAFTAR LAMPIRAN x
BAB 1. PENDAHULUAN 1 1.1.
1 Latar Belakang 1.2.
3 Permasalahan 1.3.
3 Tujuan Penelitian 1.4.
3 Manfaat Penelitian 1.5.
4 Tempat Penelitian 1.6.
4 Metodologi Penelitian
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA
5
2.1. Tumbuhan Temulawak
5
2.1.1. Deskripsi Temulawak
5
2.1.2. Manfaat Tanaman
6
2.1.3. Kandungan Kimia Temulawak
6
2.2. Senyawa Terpen
8
2.3. Minyak Atsiri
10
2.3.1. Sumber Minyak Atsiri
11
2.3.2. Penggunaan Minyak Atsiri
13
2.3.3. Cara Memproduksi Minyak Atsiri
14
2.3.4. Penyimpanan Minyak Atsiri
16
2.4. Kromatografi Gas-Spektrometri Massa (GC-MS)
17
2.4.1. Kromatografi Gas
17
2.4.2. Spektrum Massa
20
2.4.3. Spektroskopi Infra Merah
23
2.4.4. Sensitivitas Antimikrobial
24
2.4.5. Bakteri Escherichia coli
24
2.4.6. Bakteri Salmonella
25
2.4.7. Bakteri Shigella
26
2.4.8. Bakteri Staphylococcus aure
28 BAB 3. METODE PENELITIAN
30
3.1
30 Alat dan Bahan
3.1.1. Alat
30
3.1.2. Bahan
30
3.2. Prosedur Penelitian
30
3.2.1. Pengolahan Sampel
30
3.2.2. Pemurnian Minyak
30
3.2.3. Analisis Minyak
31
3.2.3.1. Analisis dengan GC-MS
31
3.2.3.2. Analisis dengan Spektroskopi FT-IR
31
3.2.3.3. Analisis Uji Anti Bakteri
32
3.2.3.4. Skema Penelitian
33 BAB 4. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
34
4.1. Hasil Penelitian
34
4.1.1. Hasil Isolasi Minyak Atsiri dari Umbi Temulawak
34
4.1.2. Hasil Analisis dengan GC – MS
34
4.1.3. Hasil Analisis Spektrum FT-IR
35
4.2. Pembahasan
36
4.2.1. Analisis Data Spektra GC-MS
36
4.2.2. Analisis Spektrum FT-IR
82
4.2.3. Hasil Uji Sensitivitas Antimikrobial Minyak Atsiri
83 BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN
85
5.1. Kesimpulan
85
5.2. Saran
85 DAFTAR PUSTAKA
86 LAMPIRAN
89
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman
2.2. Klasifikasi Terpen
10
2.2. Sumber-sumber Minyak Atsiri
12
4.1. Senyawa Kimia Hasil Analisa GC-MS yang Terdapat pada
35 Minyak Atsiri dari Umbi Temulawak
4.2. Hasil Uji Sensitivitas Antimikrobial Minyak Atsiri dengan
83 Metode Cork Borer
DAFTAR GAMBAR
48
43
4.10. Pola Fragmentasi dari Mirsen
44
4.11. Spektra Massa Senyawa α- Pilandren
45
4.12. Pola Fragmentasi dari Senyawa α - Pilandren
46
4.13. Spektra Massa Senyawa δ- 4 – Carin
47
4.14. Pola Fragmentasi dari SenyawA δ – 4 – Carin
4.15 Spektra 1,8 Sineol
42
49
4.16. Pola Fragmentasi dari Senyawa 1,8 Sineol
50
4.17. Spektra massa dari Senyawa Terpinolen
51
4.18. Pola Fragmentasi dari Senyawa Terpinolen
52
4.19. Spektra Massa Senyawa Kamfor
53
4.20. Pola Fragmentasi dari senyawa Kamfor
4.9. Spektra Massa dari Mirsen
4.8. Pola Fragmentasi dari Sabinen
Nomor Judul Halaman
4.1. Kromatogram GC-MS Sampel Minyak Atsiri Hasil
2.1. Tanaman Temulawak
6
2.2. Berbagai rumus kimia minyak atsiri temulawak
8
2.3. Bakteria Escherichia coli
24
2.4. Bakteri Shigella
27
2.5. Bakteria Staphylococcus aureus
28
34 Isolasi dari Temulawak
41
4.2. Spektra FI-IR Minyak Atsiri Temulawak
36
4.3. Spektra Massa dari α-pinen
37
4.4. Pola Fragmentasi dari α- pinen
38
4.5. Spektra Massa dari Kampen
39
4.6. Pola Fragmentasi dari Kampen
40
4.7. Spektra Massa dari Senyawa Sabinen
54
4.21. Spektra massa senyawa Borneol
4.42. Pola Fragmentasi senyawa Ar – Curcumin
70
4.37. Spektra massa senyawa γ – Elemen
71
4.38. Pola fragmentasi senyawa γ – Elemen
72
4.39. Spektra massa senyawa β – Farnesen
73
4.40. Pola fragmentasi senyawa β - Farnesen
74
4.41. Spektra massa senyawa Ar – Curcumin
75
76
69
4.43. Spektra massa senyawa Zingiberen
77
4.44. Pola Fragmentasi senyawa Zingiberen
78
4.45. Spektra massa senyawa Furanodiena
79
4.46. Pola Fragmentasi senyawa Furanodiena
80
4.47. Spektra massa senyawa β – Seskuifelandren
81
4.48. Pola Fragmentasi senyawa β - Seskuifelandren
4.36. Pola fragmentasi senyawa Cariopilen
4.35. Spektra massa senyawa Cariopilen
55
61
4.22. Pola fragmentasi senyawa Borneol
56
4.23. Spektra massa senyawa Terpineol
57
4.24. Pola fragmentasi senyawa Terpineol
58
4.25. Spektra massa senyawa ρ- Simen
59
4.26. Pola fragmentasi senyawa ρ-Simen
60
4.27. Spektra massa senyawa α–Terpineol
4.28. Pola fragmentasi senyawa α – Terpineol
68
62
4.29. Spektra massa senyawa Piperitenon
63
4.30. Pola Fragmentasi senyawa Piperitenon
64
4.31. Spektra massa senyawa β – Elemen
65
4.32. Pola Fragmentasi senyawa β – Elemen
66
4.33. Spektra massa senyawa Zingiberen
67
4.34. Pola fragmentasi senyawa Zingiberen
82