Pengaruh Waktu Pada Ekstraksi Oleoresin Daun Kemangi (Ocimum canum) Dengan Metode Sokletasi Menggunakan Pelarut Etil Asetat
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Kemangi
Kemangi merupakan salah satu tumbuhan berbau yang terkenal [15], termasuk
dalam famili Lamiaceae, subfamili Nepetoideae genus Ocimum yang terdiri dari 65
spesies [4, 15, 16].
Sistematika daun kemangi dalam dunia tumbuhan dapat dilihat pada Tabel 2.1
berikut:
Tabel 2.1 Sistematika Daun Kemangi [15]
Kingdom
Plantae
Phylum
Magnoliophyta
Class
Magnoliopsida
Order
Lamiales
Family
Lamiacaea
Genus
Ocimum
Kemangi merupakan tanaman tahunan dan tumbuhan-tumbuhan bumbu,
dengan tinggi 20-60 cm, mempunyai bunga berwarna putih-ungu. Tanaman ini
berasal dari wilayah tropis dan subtropis Asia, Afrika, dan wilayah tengah Amerika
Selatan [16, 17, 18] dan telah di beberapa wilayah hampir di seluruh dunia [19].
Gambar 2.1 Kemangi [20]
5
Universitas Sumatera Utara
2.2
Oleoresin dan Minyak Atsiri Daun Kemangi
Oleoresin berasal dari kata oleo, yang berarti minyak dan resin, yang berarti
damar. Jadi oleoresin adalah minyak dan damar yang merupakan campuran minyak
atsiri sebagai pembawa aroma dan sejenis damar sebagai pembawa rasa [3, 4].
Oleoresin kemangi
berupa minyak berwarna hijau-coklat dan mengandung
kadar minyak atsiri 4 % - 12 % yang di ekstraksi dari bubuk kemangi [30].
Oleoresin kemangi merupakan campuran antara resin dan minyak atsiri yang
didapatkan melalui ekstraksi berbagai rempah-rempah, baik rempah-rempah dari
daun, buah, biji maupun rimpang, biasanya digunakan sebagai penambah cita rasa
pada industri makanan dan minuman dan sebagai ramuan pada industri obat-obatan,
kosmetik, dan sabun [5, 6].
Berikut merupakan standar mutu oleoresin menurut Lluch Essence:
Tabel 2.2 Standar Mutu Oleoresin Kemangi Menurut Lluch Essence [30]
Karakteristik
Persyaratan
Warna
Hijau Pekat
Bentuk
Cairan Kental
Aroma
Khas Kemangi
Kadar Minyak Atsiri
4-12 %
Indeks Bias Minyak
1,501 – 1,521
1 g/ cm3 (20 oC)
Densitas
Minyak atsiri adalah cairan aromatik dan volatil yang diekstrak dari bahan
tanaman, seperti bunga, akar, kulit kayu, daun, biji, kulit, buah-buahan, kayu, dan
seluruh tanaman. Minyak atsiri telah digunakan selama berabad-abad dalam
pengobatan, wewangian, kosmetik, sebagai bagian dari rempah-rempah atau herbal
[21].
Minyak atsiri daun kemangi dapat diekstraksi melalui hidrodistilasi, destilasi
uap, dan metode lainnya. Hidrodistilasi dan destilasi uap memiliki beberapa
kelemahan seperti dekomposisi termal dari komponen labil, konsumsi energi yang
tinggi, dan lamanya waktu yang diperlukan. Pada skala produksi komersial,minyak
kemangi secara tradisional diekstraksi melalui penyulingan daun kemangi, batang,
6
Universitas Sumatera Utara
atau bagian lain dari tanaman kemangi. Clevenger hidrodistilasi biasanya digunakan
untuk produksi skala laboratorium. Destilasi air adalah metode standar resmi untuk
mengekstraksiminyak esensial untuk pengendalian kualitas [22].
Varietas kemangi yang berbeda memiliki aroma yang berbeda karena ramuan
mengandung bahan kimia aroma yang berada di berbagai proporsi untukberbagai ras.
Misalnya, aroma cengkeh yang kuat dari kemangi berasal dari eugenol. Licorice basil
mengandung anethole. Minyak kemangi dengan kandungan utamanya linalool.
Komposisi dan kandungan minyak kemangi sebagian besar bervariasi sesuai dengan
kultivar, wilayah geografis, musim, tahap pertumbuhan, regulasi pertumbuhan,
budidaya kondisi, pemupukan, dan kondisi panen dan pasca-panen [22].
Tabel 2.3 Komposisi Kimia Minyak Atsiri Daun Kemangi [1]
Monoterpenes
Monoterpenes
Hydrocarbon
Oxygeneated
(29,1 %)
(63,3 %)
α-Thujene (1,1 %)
Eugenol (9,5 %)
α-Pinene (0,7 %)
Linalol (53,8 %)
Hydrocarbon
Oxygenated
(4,6 %)
(2,4 %)
α-Copaene (0,1 %)
α-Cardinol (2,4 %)
β-Elemene (1,9 %)
β-Caryophyllene (1,8 %)
Camphene (0,1 %)
Germacrene D (0,7 %)
β-Pinene (0,1 %)
d-Cadinene (0,1 %)
Limonene (22,2 %)
y-Terpinene (1,3 %)
Terpinolene (3,6 %)
2.3
Ekstraksi
Ekstraksi adalah isolasi dari suatu konstituen yang terlarut di dalam suatu
cairan ke lainnya. Dengan pengubahan, cairan pertama berupa umpan (F), sedangkan
yang lainnya mengandung solute pada konsentrasi awal Xf. Cairan kedua berupa
pelarut (S) yang mana terlarut sebagian di dalam umpan. Pelarut juga memliki
beberapa zat terlarut yang hadir pada konsentrasi awal dari Y, akan tetapi biasanya
Ys adalah nol. Pelarut melakukan proses ekstraksi, sehingga pelarutkaya akan cairan
yang meninggalkan ekstraktor yang disebut ekstrak, E. Dengan solute yang hilang
sebagian atau keseluruhan dari umpan, umpan telah dimurnikan, sehingga umpan
kaya akan cairan yang meninggalkan ekstraksi yang disebut rafinat, R [23].
7
Universitas Sumatera Utara
Ketika umpan dan pelarut larut bersamaan, solute (A) akan terdistribusi sendiri
diantara dua fasa cair. Pada kesetimbangan, rasio dari distribusi ini disebut koefisien
distribusi (m). Koefisien distribusi dapat dilihat pada persamaan dibawah ini [23]:
YA
konsentrasi A dalam fasa ekstrak
m=
==
...........…………………………
XA
(2.1)
konsentrasi A dalam fasa rafinat
dimana koefisien distribusi, m, adalah suatu pengukuran dari afinitas solute (A)
untuk satu fasa (E, S), dan fasa yang lainnya (F, R). Konsentrasi A dapat
digambarkan dalam bermacam-macam unit, tetapi untuk kemudahan penghitungan,
itu lebih baik untuk menyatakan konsentrasi pada suatu basis bebas solute untuk ke
dua fasa tersebut.
Contoh, pada ekstraksi aseton dari air dengan toluen dapat dilihat seperti persamaan
dibawah ini [23]:
Berat aseton
X=
Berat aseton – bebas air
Berat aseton
Y=
Berat
Berat
aseton
aseton
– bebas
– bebas
toluen
air
Y
m=
……………………………….
(2.2)
……………………………….
(2.3)
...................................................................................... (2.4)
X
Jika terdapat lebih dari satu pilihan solute, pilihlah atau seleksilah pelarutuntuk satu
(A) dan yang lainnya (B) yang berupa faktor pemisahan [23].
α
A,B
m
m
A
…………………………………………………………….. (2.5)
B
faktor pemisahan (
A,B)
harus lebih besar daripada keseluruhannya maka pemisahan
A dari B melalui ekstraksi pelarut. Ketika kevolatilannya lebih tinggi daripada
keseluruhannya maka pemisahan A dari B melalui distilasi.
Ekstraksi senyawa berharga dari tumbuhan adalah salah satu pendekatan yang
paling berkelanjutan yang dapat digunakan. Pemisahan yang efektif dari campuran
yang berharga (menghasilkan yield ekstraksi minyak yang tinggi dan konsentrasi dari
campuran bioaktif) dari suatu matriks tanaman adalah suatu prosedur yang sulit
8
Universitas Sumatera Utara
yang berkaitan dengan penghilangan campuran yang berharga dan campuran yang
tidak diinginkan dari co-extraction [24]. Walaupun ekstraksi bisa memindahkan
solute dari umpan secara sempurna, pemisahan lanjut diperlukan agar pemulihan
solute dari pelarutdan membuat pelarut yang cocok untuk digunakan kembali ke
dalam ekstraktor. Pemulihan ini dapat melalui unit operasi lainnya seperti distilasi,
evaporasi, kristalisasi dan filtrasi [23].
2.3.1 Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Ekstraksi
Pemilihan perlengkapan untuk proses ekstraksi dipengaruhi oleh faktor-faktor
yang manasebagai pembatas laju reaksi. Ada 4 faktor penting yang harus
dipertimbangkan (1) ukuran partikel, (2) pelarut, (3) suhu, dan (4) pengadukan [13].
2.3.1.1 Ukuran Partikel
Ukuran terkecil, terbesar adalah daerah interface antara padatan dan cairan
dan sehingga yang tertinggi adalah laju perpindahan dari suatu material dan yang
terkecil adalah jarak dari solute yang berdifusi di dalam padatan. Ukuran partikel
harus kecil sehingga masing-masing partikel membutuhkan sekitar waktu yang sama
untuk mengekstraksi [13].
2.3.1.2 Pelarut
Cairan yang dipilih seharusnya adalah sebuah solvent yang selektif dan
kekentalannya harus rendah untuk tersirkulasi secara bebas. Pada umumnya, solvent
yang murni akan digunakan, ketika ekstraksi diperoses konsentrasi solute akan
meningkat dan laju ekstraksi akan menurun; pertama disebabkan gradien konsentrasi
akan dihilangkan, dan kedua karena larutan akan akan menjadi lebih kental [13].
Pelarut yang digunakan dalam penelitian ini adalah etil asetat. Etil asetat adalah
sebuah molekul asetat (CH3COO-) dengan dua rantai karbon. Etil asetat digunakan
sebagai pelarut di dalam sintesis kimia dan baik digunakan di dalam makanan
dengan konsentrasi yang rendah.
9
Universitas Sumatera Utara
Etil asetat telah dievaluasi oleh FAO (Food and Agriculture Organization) tentang
penggunaannya dalam makanan dapat dilihat pada tabel 2.2 berikut ini:
Tabel 2.4 Penggunaan Aditif Makanan dengan Etil Asetat [25]
Nama
21 CFR
Penggunaan
Etil Asetat
173.228
Diizinkan sebagai zat aditif makanan untuk
konsumsi manusia-pelarut
Etil Asetat
182.60
Zat yang aman- sebagai zat pemberi rasa
buatan
Tabel 2.5 Sifat Fisika dan Kimia Etil Asetat [25]
Parameter
Etil Asetat
O
H3C
Struktur
CH3
O
Rumus Molekul
C4H8O2
Nama Umum
Acetic ether, acetidin, acetoxyethane, ethyl ester, ethyl
ethanoate, vinegar, naphta
Berat Molekul
88.11
Sifat Fisik
Jernih, mudah menguap, cairan yang dapat terbakar;
bau seperti buah-buahan
Titik leleh
-83 oC
Titik Didih
77 oC
10 % pada 250C
Kelarutan dalam Air
Kelarutan
Larut dengan alkohol, aseton, kloroform, eter
0.902 pada 200C
Densitas Relatif
Densitas Uap Relatif
3.04
74.4 mmHg pada 200C
Tekanan Uap
Log Pow
0.73
10
Universitas Sumatera Utara
2.3.1.3 Suhu
Suhu adalah pengaruh besar pada ekstraksi dengan suhu tinggi. Tingkat dan
hasil ekstraksi yang sangat tinggi berbanding lurus dengan suhu [13]. Dalam
kebanyakan kasus, kelarutan material yang diekstraksi akan meningkat seiring
bertambahnya suhu untuk memberikan laju ekstraksi yang lebih tinggi. Lebih lanjut
lagi, koefisien difusi diharapkan meningkat dengan meningkatnya suhu [13].
2.3.1.4 Pengadukan
Pengadukan adalah penting karena hal ini akan meningkatkan difusi dan
terjadi perpindahan material dari permukaan partikel pelarutke larutan bulk. Lebih
lanjut lagi, pengadukan suspensi dari partikel mencegah sedimentasi dan lebih efektif
digunakan [13].
2.4
Sokletasi
Sokletasi adalah suatu prosedur ekstraksi kontinu yang memerlukan suatu
peralatan yang khusus. Prosedurnya sangat umum untuk mengekstraksi campuran
organik ke dalam suatu solvent dan dapat diaplikasikan pada bahan padat atau semipadat
[26].
Untuk
ekstraksi
campuran
yang
berharga,
Sokletasi
(SE)
dipertimbangkan sebagai prosedur standar dan referensi utama untuk menilai kinerja
dari teknik ekstraksi yang berbeda. Penggunaan dari metode ini terbatas karena
tingginya jumlah pemakaian pelarut organik yang memiliki kerugian pada kesehatan
manusia dan lingkungan, campuran bioaktif alami bersifat sensitif terhadap panas
dan kemungkinan akan terurai pada suhu yang tinggu untuk waktu ekstraksi yang
lama, umumnya ini terdapat pada SE [24].
Sokletasi telah digunakan sejak lama sebagai teknik standar dan referensi
utama untuk mengevaluasi kinerja dari metode ekstraksi padat-cair (leaching) [27].
Pada 1879, von Soxhlet mengembangkan suatu sistem ekstraksi yang baru (Soxhlet
Extractor) yang mana dipakai secara luas pada teknik leaching [28]. Sokletasi adalah
teknik standar dimana pelarut segar dikontakkan dengan sampel secara berkala [7].
Efisiensi metode sokletasi dapat ditentukan oleh beberapa faktor seperti ukuran ratarata partikel, waktu ekstraksi dan penggunaan pelarut polar dan non-polar [8].
11
Universitas Sumatera Utara
Keuntungan pemakaian dari sokletasi konvensional meliputi (1) pengurangan
kesetimbangan perpindahan yang mebmbawa pelarut segar secara berulang yang
dikontakkan dengan matriks padat (2) menjaga temperatur ekstraksi relatif tinggi
dengan panas dari distillation flask, dan (3) tidak ada penyaringan setelah leaching.
Dan juga, metode sokletasi sangat sederhana dan murah. Sedangkan, kekurangannya
meliputi (1) waktu ekstraksi yang lama; (2) banyak pelarut yang digunakan; (3) tidak
ada pengadukan di dalam peralatan Sokletasi; (4) banyak pelarut yang digunakan
untuk evaporasi; dan (5) kemungkinan kehilangan panas dari campuran yang tidak
bisa dihindari selama ekstraksi yang biasanya terjadi pada saat tingginya titik didih
pelarut [27]. Khususnya, pada sokletasi sampel dikontakkan dengan pelarut segar
untuk mengurangi perpindahan kesetimbangan [29].
Untuk mendukung metode Sokletasi ini maka dibutuhkan suatu rangkaian
peralatan yang dinamakan peralatan sokhlet (Soxhlet Apparatus). Dari Gambar 2.2
dapat dijelaskan bahwa untuk ekstraksi, material padatan diekstrak dan diletakkan di
dalam suatu thimble yang terbuat dari kertas saring yang tebal atau di dalam suatu
tabung yang terdapat di tengah bagian dari Sokletasi. Thimble biasanya dibuat dari
selulosa dan bersifat permeable ke pelarut. Sampel yang digunakan harus
dihancurkan untuk menghasilkan partikulat yang baik dengan luas permukaan yang
besar sebelum melakukan Sokletasi. Pelarut yang digunakan untuk ekstraksi
ditambahkan pada bagian tengah dari Sokletasi sampai batas dari siphon ke dalam
bagian bawah round-bottom flask. Pelarut didistilasi dari bottom flask dengan
menggunakan suatu peralatan panas umum laboratorium yaitu hot plate.
Gambar 2.2 Peralatan Sokhlet [26]
12
Universitas Sumatera Utara
Intensitas pemanasan mengendalikan aliran pelarut melalui sistem. Sokletasi
dilengkapi dengan kondenser. Pelarut dikondensasikan kembali ke dalam bagian
tengah dari peralatan. Suhu dari kondenser harus rendah untuk menghindari banyak
pelarut yang hilang. Proses diulang dalam sejumlah proses ekstraksi, pelarut
terakumulasi di bagian tengah dari peralatan secara berkala dikembalikan kembali ke
dalam flask dimana pelarut dipanaskan. Efisiensi ekstraksi dengan menggunakan
peralatan Sokletasi sangat baik (mendekati 100%), dan prosedurnya dapat dengan
mudah digunakan untuk menganalisa secara kuantitatif dengan pemulihan yang baik
[26].
2.4.1 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Sokletasi
Ada 3 faktor yang dapat mempengaruhi kinerja dari metode sokletasi yaitu
meliputi (1) Pemilihan pelarut, (2) Sifat Matriks, dan (3) Kondisi Operasi [27].
2.4.1.1 Pemilihan Pelarut
Pemilihan pelarut yang tepat untuk ekstraksi harus dipilih dari target dengan
menggunakan metode Sokletasi. Pelarut yang berbeda akan meghasilkan ekstrak
yield dan komposisi ekstrak yang berbeda. Penggunaan pelarut alternatif telah
meningkatkan kesadaran lingkungan dan keamanan. Suatu pelarut alternatif
terkadang ditambahkan agar meningkatkan polaritas dari fasa cair. Campuran pelarut
akan meningkatkan yield dan kinetika ekstraksi [27].
2.4.1.2 Sifat Matriks
Sokletasi bergantung dari sifat matriks dan ukuran partikel ketika difusi
internal sebagai tahap akhir selama proses ekstraksi [27].
2.4.1.3 Kondisi Operasi
Selama proses ekstraksi, pelarut biasanya dipulihkan dengan cara evaporasi.
Suhu ekstraksi,waktu ekstraksi, perbandingan bahan dengan pelarut, dan evaporasi
memiliki dampak dalam kuantitas dan kualitas produk [27].
13
Universitas Sumatera Utara
TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Kemangi
Kemangi merupakan salah satu tumbuhan berbau yang terkenal [15], termasuk
dalam famili Lamiaceae, subfamili Nepetoideae genus Ocimum yang terdiri dari 65
spesies [4, 15, 16].
Sistematika daun kemangi dalam dunia tumbuhan dapat dilihat pada Tabel 2.1
berikut:
Tabel 2.1 Sistematika Daun Kemangi [15]
Kingdom
Plantae
Phylum
Magnoliophyta
Class
Magnoliopsida
Order
Lamiales
Family
Lamiacaea
Genus
Ocimum
Kemangi merupakan tanaman tahunan dan tumbuhan-tumbuhan bumbu,
dengan tinggi 20-60 cm, mempunyai bunga berwarna putih-ungu. Tanaman ini
berasal dari wilayah tropis dan subtropis Asia, Afrika, dan wilayah tengah Amerika
Selatan [16, 17, 18] dan telah di beberapa wilayah hampir di seluruh dunia [19].
Gambar 2.1 Kemangi [20]
5
Universitas Sumatera Utara
2.2
Oleoresin dan Minyak Atsiri Daun Kemangi
Oleoresin berasal dari kata oleo, yang berarti minyak dan resin, yang berarti
damar. Jadi oleoresin adalah minyak dan damar yang merupakan campuran minyak
atsiri sebagai pembawa aroma dan sejenis damar sebagai pembawa rasa [3, 4].
Oleoresin kemangi
berupa minyak berwarna hijau-coklat dan mengandung
kadar minyak atsiri 4 % - 12 % yang di ekstraksi dari bubuk kemangi [30].
Oleoresin kemangi merupakan campuran antara resin dan minyak atsiri yang
didapatkan melalui ekstraksi berbagai rempah-rempah, baik rempah-rempah dari
daun, buah, biji maupun rimpang, biasanya digunakan sebagai penambah cita rasa
pada industri makanan dan minuman dan sebagai ramuan pada industri obat-obatan,
kosmetik, dan sabun [5, 6].
Berikut merupakan standar mutu oleoresin menurut Lluch Essence:
Tabel 2.2 Standar Mutu Oleoresin Kemangi Menurut Lluch Essence [30]
Karakteristik
Persyaratan
Warna
Hijau Pekat
Bentuk
Cairan Kental
Aroma
Khas Kemangi
Kadar Minyak Atsiri
4-12 %
Indeks Bias Minyak
1,501 – 1,521
1 g/ cm3 (20 oC)
Densitas
Minyak atsiri adalah cairan aromatik dan volatil yang diekstrak dari bahan
tanaman, seperti bunga, akar, kulit kayu, daun, biji, kulit, buah-buahan, kayu, dan
seluruh tanaman. Minyak atsiri telah digunakan selama berabad-abad dalam
pengobatan, wewangian, kosmetik, sebagai bagian dari rempah-rempah atau herbal
[21].
Minyak atsiri daun kemangi dapat diekstraksi melalui hidrodistilasi, destilasi
uap, dan metode lainnya. Hidrodistilasi dan destilasi uap memiliki beberapa
kelemahan seperti dekomposisi termal dari komponen labil, konsumsi energi yang
tinggi, dan lamanya waktu yang diperlukan. Pada skala produksi komersial,minyak
kemangi secara tradisional diekstraksi melalui penyulingan daun kemangi, batang,
6
Universitas Sumatera Utara
atau bagian lain dari tanaman kemangi. Clevenger hidrodistilasi biasanya digunakan
untuk produksi skala laboratorium. Destilasi air adalah metode standar resmi untuk
mengekstraksiminyak esensial untuk pengendalian kualitas [22].
Varietas kemangi yang berbeda memiliki aroma yang berbeda karena ramuan
mengandung bahan kimia aroma yang berada di berbagai proporsi untukberbagai ras.
Misalnya, aroma cengkeh yang kuat dari kemangi berasal dari eugenol. Licorice basil
mengandung anethole. Minyak kemangi dengan kandungan utamanya linalool.
Komposisi dan kandungan minyak kemangi sebagian besar bervariasi sesuai dengan
kultivar, wilayah geografis, musim, tahap pertumbuhan, regulasi pertumbuhan,
budidaya kondisi, pemupukan, dan kondisi panen dan pasca-panen [22].
Tabel 2.3 Komposisi Kimia Minyak Atsiri Daun Kemangi [1]
Monoterpenes
Monoterpenes
Hydrocarbon
Oxygeneated
(29,1 %)
(63,3 %)
α-Thujene (1,1 %)
Eugenol (9,5 %)
α-Pinene (0,7 %)
Linalol (53,8 %)
Hydrocarbon
Oxygenated
(4,6 %)
(2,4 %)
α-Copaene (0,1 %)
α-Cardinol (2,4 %)
β-Elemene (1,9 %)
β-Caryophyllene (1,8 %)
Camphene (0,1 %)
Germacrene D (0,7 %)
β-Pinene (0,1 %)
d-Cadinene (0,1 %)
Limonene (22,2 %)
y-Terpinene (1,3 %)
Terpinolene (3,6 %)
2.3
Ekstraksi
Ekstraksi adalah isolasi dari suatu konstituen yang terlarut di dalam suatu
cairan ke lainnya. Dengan pengubahan, cairan pertama berupa umpan (F), sedangkan
yang lainnya mengandung solute pada konsentrasi awal Xf. Cairan kedua berupa
pelarut (S) yang mana terlarut sebagian di dalam umpan. Pelarut juga memliki
beberapa zat terlarut yang hadir pada konsentrasi awal dari Y, akan tetapi biasanya
Ys adalah nol. Pelarut melakukan proses ekstraksi, sehingga pelarutkaya akan cairan
yang meninggalkan ekstraktor yang disebut ekstrak, E. Dengan solute yang hilang
sebagian atau keseluruhan dari umpan, umpan telah dimurnikan, sehingga umpan
kaya akan cairan yang meninggalkan ekstraksi yang disebut rafinat, R [23].
7
Universitas Sumatera Utara
Ketika umpan dan pelarut larut bersamaan, solute (A) akan terdistribusi sendiri
diantara dua fasa cair. Pada kesetimbangan, rasio dari distribusi ini disebut koefisien
distribusi (m). Koefisien distribusi dapat dilihat pada persamaan dibawah ini [23]:
YA
konsentrasi A dalam fasa ekstrak
m=
==
...........…………………………
XA
(2.1)
konsentrasi A dalam fasa rafinat
dimana koefisien distribusi, m, adalah suatu pengukuran dari afinitas solute (A)
untuk satu fasa (E, S), dan fasa yang lainnya (F, R). Konsentrasi A dapat
digambarkan dalam bermacam-macam unit, tetapi untuk kemudahan penghitungan,
itu lebih baik untuk menyatakan konsentrasi pada suatu basis bebas solute untuk ke
dua fasa tersebut.
Contoh, pada ekstraksi aseton dari air dengan toluen dapat dilihat seperti persamaan
dibawah ini [23]:
Berat aseton
X=
Berat aseton – bebas air
Berat aseton
Y=
Berat
Berat
aseton
aseton
– bebas
– bebas
toluen
air
Y
m=
……………………………….
(2.2)
……………………………….
(2.3)
...................................................................................... (2.4)
X
Jika terdapat lebih dari satu pilihan solute, pilihlah atau seleksilah pelarutuntuk satu
(A) dan yang lainnya (B) yang berupa faktor pemisahan [23].
α
A,B
m
m
A
…………………………………………………………….. (2.5)
B
faktor pemisahan (
A,B)
harus lebih besar daripada keseluruhannya maka pemisahan
A dari B melalui ekstraksi pelarut. Ketika kevolatilannya lebih tinggi daripada
keseluruhannya maka pemisahan A dari B melalui distilasi.
Ekstraksi senyawa berharga dari tumbuhan adalah salah satu pendekatan yang
paling berkelanjutan yang dapat digunakan. Pemisahan yang efektif dari campuran
yang berharga (menghasilkan yield ekstraksi minyak yang tinggi dan konsentrasi dari
campuran bioaktif) dari suatu matriks tanaman adalah suatu prosedur yang sulit
8
Universitas Sumatera Utara
yang berkaitan dengan penghilangan campuran yang berharga dan campuran yang
tidak diinginkan dari co-extraction [24]. Walaupun ekstraksi bisa memindahkan
solute dari umpan secara sempurna, pemisahan lanjut diperlukan agar pemulihan
solute dari pelarutdan membuat pelarut yang cocok untuk digunakan kembali ke
dalam ekstraktor. Pemulihan ini dapat melalui unit operasi lainnya seperti distilasi,
evaporasi, kristalisasi dan filtrasi [23].
2.3.1 Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Ekstraksi
Pemilihan perlengkapan untuk proses ekstraksi dipengaruhi oleh faktor-faktor
yang manasebagai pembatas laju reaksi. Ada 4 faktor penting yang harus
dipertimbangkan (1) ukuran partikel, (2) pelarut, (3) suhu, dan (4) pengadukan [13].
2.3.1.1 Ukuran Partikel
Ukuran terkecil, terbesar adalah daerah interface antara padatan dan cairan
dan sehingga yang tertinggi adalah laju perpindahan dari suatu material dan yang
terkecil adalah jarak dari solute yang berdifusi di dalam padatan. Ukuran partikel
harus kecil sehingga masing-masing partikel membutuhkan sekitar waktu yang sama
untuk mengekstraksi [13].
2.3.1.2 Pelarut
Cairan yang dipilih seharusnya adalah sebuah solvent yang selektif dan
kekentalannya harus rendah untuk tersirkulasi secara bebas. Pada umumnya, solvent
yang murni akan digunakan, ketika ekstraksi diperoses konsentrasi solute akan
meningkat dan laju ekstraksi akan menurun; pertama disebabkan gradien konsentrasi
akan dihilangkan, dan kedua karena larutan akan akan menjadi lebih kental [13].
Pelarut yang digunakan dalam penelitian ini adalah etil asetat. Etil asetat adalah
sebuah molekul asetat (CH3COO-) dengan dua rantai karbon. Etil asetat digunakan
sebagai pelarut di dalam sintesis kimia dan baik digunakan di dalam makanan
dengan konsentrasi yang rendah.
9
Universitas Sumatera Utara
Etil asetat telah dievaluasi oleh FAO (Food and Agriculture Organization) tentang
penggunaannya dalam makanan dapat dilihat pada tabel 2.2 berikut ini:
Tabel 2.4 Penggunaan Aditif Makanan dengan Etil Asetat [25]
Nama
21 CFR
Penggunaan
Etil Asetat
173.228
Diizinkan sebagai zat aditif makanan untuk
konsumsi manusia-pelarut
Etil Asetat
182.60
Zat yang aman- sebagai zat pemberi rasa
buatan
Tabel 2.5 Sifat Fisika dan Kimia Etil Asetat [25]
Parameter
Etil Asetat
O
H3C
Struktur
CH3
O
Rumus Molekul
C4H8O2
Nama Umum
Acetic ether, acetidin, acetoxyethane, ethyl ester, ethyl
ethanoate, vinegar, naphta
Berat Molekul
88.11
Sifat Fisik
Jernih, mudah menguap, cairan yang dapat terbakar;
bau seperti buah-buahan
Titik leleh
-83 oC
Titik Didih
77 oC
10 % pada 250C
Kelarutan dalam Air
Kelarutan
Larut dengan alkohol, aseton, kloroform, eter
0.902 pada 200C
Densitas Relatif
Densitas Uap Relatif
3.04
74.4 mmHg pada 200C
Tekanan Uap
Log Pow
0.73
10
Universitas Sumatera Utara
2.3.1.3 Suhu
Suhu adalah pengaruh besar pada ekstraksi dengan suhu tinggi. Tingkat dan
hasil ekstraksi yang sangat tinggi berbanding lurus dengan suhu [13]. Dalam
kebanyakan kasus, kelarutan material yang diekstraksi akan meningkat seiring
bertambahnya suhu untuk memberikan laju ekstraksi yang lebih tinggi. Lebih lanjut
lagi, koefisien difusi diharapkan meningkat dengan meningkatnya suhu [13].
2.3.1.4 Pengadukan
Pengadukan adalah penting karena hal ini akan meningkatkan difusi dan
terjadi perpindahan material dari permukaan partikel pelarutke larutan bulk. Lebih
lanjut lagi, pengadukan suspensi dari partikel mencegah sedimentasi dan lebih efektif
digunakan [13].
2.4
Sokletasi
Sokletasi adalah suatu prosedur ekstraksi kontinu yang memerlukan suatu
peralatan yang khusus. Prosedurnya sangat umum untuk mengekstraksi campuran
organik ke dalam suatu solvent dan dapat diaplikasikan pada bahan padat atau semipadat
[26].
Untuk
ekstraksi
campuran
yang
berharga,
Sokletasi
(SE)
dipertimbangkan sebagai prosedur standar dan referensi utama untuk menilai kinerja
dari teknik ekstraksi yang berbeda. Penggunaan dari metode ini terbatas karena
tingginya jumlah pemakaian pelarut organik yang memiliki kerugian pada kesehatan
manusia dan lingkungan, campuran bioaktif alami bersifat sensitif terhadap panas
dan kemungkinan akan terurai pada suhu yang tinggu untuk waktu ekstraksi yang
lama, umumnya ini terdapat pada SE [24].
Sokletasi telah digunakan sejak lama sebagai teknik standar dan referensi
utama untuk mengevaluasi kinerja dari metode ekstraksi padat-cair (leaching) [27].
Pada 1879, von Soxhlet mengembangkan suatu sistem ekstraksi yang baru (Soxhlet
Extractor) yang mana dipakai secara luas pada teknik leaching [28]. Sokletasi adalah
teknik standar dimana pelarut segar dikontakkan dengan sampel secara berkala [7].
Efisiensi metode sokletasi dapat ditentukan oleh beberapa faktor seperti ukuran ratarata partikel, waktu ekstraksi dan penggunaan pelarut polar dan non-polar [8].
11
Universitas Sumatera Utara
Keuntungan pemakaian dari sokletasi konvensional meliputi (1) pengurangan
kesetimbangan perpindahan yang mebmbawa pelarut segar secara berulang yang
dikontakkan dengan matriks padat (2) menjaga temperatur ekstraksi relatif tinggi
dengan panas dari distillation flask, dan (3) tidak ada penyaringan setelah leaching.
Dan juga, metode sokletasi sangat sederhana dan murah. Sedangkan, kekurangannya
meliputi (1) waktu ekstraksi yang lama; (2) banyak pelarut yang digunakan; (3) tidak
ada pengadukan di dalam peralatan Sokletasi; (4) banyak pelarut yang digunakan
untuk evaporasi; dan (5) kemungkinan kehilangan panas dari campuran yang tidak
bisa dihindari selama ekstraksi yang biasanya terjadi pada saat tingginya titik didih
pelarut [27]. Khususnya, pada sokletasi sampel dikontakkan dengan pelarut segar
untuk mengurangi perpindahan kesetimbangan [29].
Untuk mendukung metode Sokletasi ini maka dibutuhkan suatu rangkaian
peralatan yang dinamakan peralatan sokhlet (Soxhlet Apparatus). Dari Gambar 2.2
dapat dijelaskan bahwa untuk ekstraksi, material padatan diekstrak dan diletakkan di
dalam suatu thimble yang terbuat dari kertas saring yang tebal atau di dalam suatu
tabung yang terdapat di tengah bagian dari Sokletasi. Thimble biasanya dibuat dari
selulosa dan bersifat permeable ke pelarut. Sampel yang digunakan harus
dihancurkan untuk menghasilkan partikulat yang baik dengan luas permukaan yang
besar sebelum melakukan Sokletasi. Pelarut yang digunakan untuk ekstraksi
ditambahkan pada bagian tengah dari Sokletasi sampai batas dari siphon ke dalam
bagian bawah round-bottom flask. Pelarut didistilasi dari bottom flask dengan
menggunakan suatu peralatan panas umum laboratorium yaitu hot plate.
Gambar 2.2 Peralatan Sokhlet [26]
12
Universitas Sumatera Utara
Intensitas pemanasan mengendalikan aliran pelarut melalui sistem. Sokletasi
dilengkapi dengan kondenser. Pelarut dikondensasikan kembali ke dalam bagian
tengah dari peralatan. Suhu dari kondenser harus rendah untuk menghindari banyak
pelarut yang hilang. Proses diulang dalam sejumlah proses ekstraksi, pelarut
terakumulasi di bagian tengah dari peralatan secara berkala dikembalikan kembali ke
dalam flask dimana pelarut dipanaskan. Efisiensi ekstraksi dengan menggunakan
peralatan Sokletasi sangat baik (mendekati 100%), dan prosedurnya dapat dengan
mudah digunakan untuk menganalisa secara kuantitatif dengan pemulihan yang baik
[26].
2.4.1 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Sokletasi
Ada 3 faktor yang dapat mempengaruhi kinerja dari metode sokletasi yaitu
meliputi (1) Pemilihan pelarut, (2) Sifat Matriks, dan (3) Kondisi Operasi [27].
2.4.1.1 Pemilihan Pelarut
Pemilihan pelarut yang tepat untuk ekstraksi harus dipilih dari target dengan
menggunakan metode Sokletasi. Pelarut yang berbeda akan meghasilkan ekstrak
yield dan komposisi ekstrak yang berbeda. Penggunaan pelarut alternatif telah
meningkatkan kesadaran lingkungan dan keamanan. Suatu pelarut alternatif
terkadang ditambahkan agar meningkatkan polaritas dari fasa cair. Campuran pelarut
akan meningkatkan yield dan kinetika ekstraksi [27].
2.4.1.2 Sifat Matriks
Sokletasi bergantung dari sifat matriks dan ukuran partikel ketika difusi
internal sebagai tahap akhir selama proses ekstraksi [27].
2.4.1.3 Kondisi Operasi
Selama proses ekstraksi, pelarut biasanya dipulihkan dengan cara evaporasi.
Suhu ekstraksi,waktu ekstraksi, perbandingan bahan dengan pelarut, dan evaporasi
memiliki dampak dalam kuantitas dan kualitas produk [27].
13
Universitas Sumatera Utara