T1 62010004 Full text
1
Karakterisasi dan Komposisi Kimia Minyak Biji Tumbuhan Kupu-Kupu
(Bauhinia purpurea L.)
(Characterization and Chemical Composition of (Bauhinia purpurea L.) Seed Oil)
Elizabeth Mega Kurnia Dewi1, Hartati Soetjipto1, A. Ign. Kristijanto1
1
Jurusan Kimia, Fakultas Sains dan Matematika, Universitas Kristen Satya Wacana,
Salatiga
[email protected]
ABSTRACT
The effect of extraction duration on the yield and of physic-chemistry properties of kachnar
(Bauhinia purpurea L.) seed oil has been carried out in Laboratory of Natural Product FSM SWCU,
Salatiga. The purposes of this study are: Firstly, to determine the effect of extraction duration on the yield
and physico-chemistry properties of B. purpurea seed oil. Secondly, to fractionate and identify the
chemical composition of of B. purpurea seed oil. The extraction has been done by soxhlete apparatus
with duration from 4,5 to 7,5 hours using hexane. Further on, the physico-chemistry properties of seed oil
were characterized and its composition identified by GCMS (Gas Chromatography-Mass Spectroscopy).
Data were analyzed using Randomized Completely Block Design (RBCD) with 3 treatments and 9
replications. As the treatment is the extraction duration which are 4,5; 6,0 and 7,5 hours, respectively,
while as the replication is the time of analysis. To test the difference between the treatment-means, the
Honestly Significant Different (HSD) at 5% level significance were used. The results show that the
peroxide value decreased in 7,5 hours of extracting. On the contrary, the extraction duration has no effect
on the yield, moisture content, acid value, and saponification value, respectively. Neutral lipid fraction
dominated 94,91% of total lipid of B. purpurea seed oil followed by glycolipid and phospolipid.
Keyword: B. purpurea, extraction duration, physical-chemistry properties, fractination, chemical
composition
PENDAHULUAN
Dalam pembuatan produk pangan maupun kosmetik, kehadiran minyak nabati
menjadi sesuatu yang penting, misalnya dalam bidang pangan, minyak merupakan
media penghantar panas yang paling sering dipakai (menggoreng dan menumis),
sedangkan dalam bidang kosmetik, minyak sangat dibutuhkan sebagai pelembab dan
pelembut kulit. Di luar fungsi-fungsi khusus tersebut, minyak memiliki peranan esensial
sebagai pelarut bahan-bahan yang tidak larut air. Maka dari itu, tidak mengherankan
jika minyak nabati menjadi salah satu komoditas penting di dunia.
Konsumsi minyak nabati dunia pada tahun 2011-2012 mencapai ±150 juta ton
dengan perincian: 114,2 juta ton merupakan penggunaan di sektor pangan dan 35,8 juta
ton merupakan penggunaan di sektor non pangan (Gunstone, 2013). Kebutuhan minyak
nabati yang sangat besar ini tidak diimbangi dengan penambahan sumber-sumber
minyak nabati baru.
Indonesia merupakan negara tropis yang kaya akan sumber daya alam.
Meskipun demikian, tidak semua sumber daya tersebut dimanfaatkan dengan baik.
2
Dalam hal penyediaan minyak nabati, pemanfaatan sumber daya cenderung terpusat
pada satu jenis komoditas saja (misal: sawit). Pemakaian sawit sebagai sumber minyak
nabati merusak ekosistem alam. Setidaknya dalam selang sembilan tahun (2000-2009),
141.000 hektar lahan hutan Kalimantan telah dipakai untuk ekspansi perkebunan sawit
(Greenpeace dalam Rambe, 2014). Oleh sebab itu, penelitian mengenai sumber-sumber
minyak nabati sangat diperlukan. Penelitian-penelitian tersebut diharapkan dapat
menemukan sumber-sumber minyak nabati baru yang dapat bermanfaat sebagai salah
satu usaha pemenuhan kebutuhan akan minyak nabati, berjumlah banyak dan mudah
diperoleh tanpa harus merusak lingkungan.
B. purpurea berasal dari negara-negara kawasan Asia seperti Indonesia, Cina,
Bangladesh dan India. Tanaman ini dapat tumbuh di daerah berpasir, berlumpur dengan
matahari terik dan tahan akan penguapan (Orwa dkk., 2009). B. purpurea umumnya
digunakan sebagai tanaman peneduh maupun tanaman hias karena daunnya yang
rimbun dan bunganya yang cantik.
Marga Bauhinia telah dikenal sebagai tumbuhan yang memiliki berbagai fungsi
di bidang kesehatan. Studi farmakologi daun Bauhinia menunjukkan khasiat daun
Bauhinia sebagai antipiretik, anti inflamasi, anti jamur, analgesik dan anti tumor (Ali
dkk. dalam Arain dkk., 2010). Penelitian yang telah dilakukan menunjukkan bahwa biji
tumbuhan kupu-kupu (Bauhinia purpurea L.) memiliki minyak nabati sebesar 18,65%.
Minyak tersebut diperoleh dengan metode soxhletasi selama 6 jam dengan
menggunakan 500 ml heksana (Arain dkk., 2010).
Lama waktu ekstraksi sangat berpengaruh pada efisiensi produksi minyak dari
suatu bahan. Selain lama waktu ekstraksi yang optimal, pemisahan fraksi-fraksi minyak
biji B. purpurea juga diperlukan untuk mendapatkan senyawa murni dan memisahkan
dari senyawa lain (pengotor) yang tidak diinginkan. Melihat potensi yang ada di
Indonesia serta penelitian yang belum banyak mengenai B. purpurea yang ada di
Indonesia, maka penelitian ini bertujuan untuk:
1. Menentukan pengaruh lama waktu ekstraksi terhadap rendemen dan sifat
fisiko-kimiawi minyak biji B. purpurea
2. Melakukan fraksinasi dan identifikasi komponen penyusun minyak biji
tumbuhan kupu-kupu (B. purpurea)
Bahan dan Metode
Alat dan Bahan
3
Biji B. purpurea diperoleh dari Salatiga dan sekitarnya. Penelitian ini
dilaksanakan selama 6 bulan (Januari-Juni 2014) di Laboratorium Kimia Bahan Alam
FSM UKSW, Salatiga. Sedangkan analisa asam lemak dengan menggunakan GCMS
dilakukan di Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta. Bahan-bahan yang digunakan
antara lain heksana, etanol, kloroform, Na2S2O3, NaOH dan HCl berasal dari Merck
KGaA, Germany. Alat yang dipakai dalam penelitian ini adalah grinder (National MXT210GN, Matsushita Electric Co., Ltd., Japan), Gas Chromatography-Mass
Spectroscopy (GCMS) (Shimadzu QP 2010S, Shimadzu corp., Japan), soxhlet, rotary
evaporator, refluks, waterbath (Memmert WNB 14, Memmert GmbH+KG, Germany),
neraca analitis 4 digit (Mettler H80, Mettler Instrument Corp., USA) serta peralatan
gelas.
Preparasi Sampel dan Ekstraksi Minyak (Arain dkk., 2010 yang dimodifikasi)
Biji B. purpurea diangin-anginkan sampai tidak terasa lembab kemudian
dihaluskan dengan grinder. 42 gram serbuk biji tersebut diekstraksi dengan
menggunakan soxhlet selama enam jam dengan pelarut heksana sebanyak 110ml.
Penentuan Kadar Air Biji B. purpurea (Sudarmadji dkk., 1997)
1 gram serbuk B. purpurea ditimbang dengan teliti menggunakan neraca 4 digit
kemudian dioven selama satu jam dengan suhu 1050C. Serbuk tersebut ditimbang lalu
dioven selama satu jam lagi dengan suhu yang sama. Langkah tersebut diulang sampai
diperoleh massa konstan.
Penentuan Rendemen (Sudarmadji dkk., 1997)
Penentuan rendemen dilakukan secara gravimetri dengan menggunakan neraca 4
digit (Mettler H80, Mettler Instrument Corp., USA).
4
Penentuan Bilangan Asam (SNI 01-3555-1998)
Bilangan asam ditentukan dengan metode SNI 01-3555-1998. Minyak yang
telah ditimbang ditambah dengan etanol lalu dititrasi dengan NaOH 0,1M.
Penentuan Bilangan Peroksida (SNI 01-3555-1998)
Minyak ditambah 30 ml campuran kloroform, asam asetat glacial dan etanol
95%, kemudian ditambahkan 1 gram Kristal KI ke dalam campuran tersebut. Penentuan
bilangan peroksida dilakukan dengan mengukur jumlah KI yang teroksidasi melalui
titrasi dengan Na2S2O3.
Penentuan Bilangan Penyabunan (SNI 01-3555-1998)
2 gram minyak ditambah dengan 25 ml KOH 0,5M berlebih lalu direfluks
selama satu jam. Jumlah KOH yang tidak bereaksi dititrasi dengan HCl 0,5M.
Fraksinasi minyak biji tumbuhan kupu-kupu (Ramadan dkk., 2006)
4 gram Total Lipid (TL) dipisahkan dengan kolom kromatografi berisi silica gel
mesh 230-400 mesh, berdiameter 2cm dan tinggi 12cm. Kolom dielusi dengan
kloroform dengan perbandingan 1:5 (w/v). Neutral Lipid (NL) dielusi 3 kali massa
silica gel dengan menggunakan kloroform. Glycolipid (GL) dielusi 5 kali massa silica
gel dengan aseton. Phospolipid (PL) dielusi 4 kali massa silica gel dengan metanol.
Analisa Komposisi Kimia Minyak
Analisa komposisi kimia minyak dilakukan dengan alat GCMS (Shimadzu
QP2010S) dengan dimensi kolom 30 m x 0,25 mm (Rastek stabilwakR-DA), gas
pembawa helium dan metode pengionan EI (Electron Ionization) 70 Ev.
Analisa Data
Data
parameter
fisiko-kimiawi
rendemen
minyak
dianalisis
dengan
menggunakan rancangan dasar RAK (Rancangan Acak Kelompok), 3 perlakuan dan 9
ulangan. Sebagai perlakuan adalah durasi/lama waktu ekstraksi yaitu: 4,5 jam, 6 jam
dan 7,5 jam sedangkan sebagai kelompok adalah waktu analisis. Pengujian antar rataan
perlakuan dilakukan dengan menggunakan uji Beda Nyata Jujur (BNJ) dengan tingkat
kebermaknaan 5 % (Steel dan Torie, 1980).
Hasil dan Pembahasan
5
Hasil penelitian rendemen dan sifat fisiko-kimiawi minyak biji B. purpurea
antar berbagai lama waktu ekstraksi disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1. Rendemen dan Parameter Fisiko-kimiawi Minyak Biji B. purpurea
antar Berbagai Lama Waktu Ekstraksi
WE
Rendemen
(Jam)
(% ± SE)
4,5
Kadar Air
Minyak
BA
(
mg KOH
/g lemak
BPy
(
mg KOH
/g lemak ±
BP
(meq/kg ± SE)
(% ± SE)
± SE)
SE)
15,47 ± 1,13a
2,36 ± 0,80a
6,25 ± 1,85a
117,05 ± 0,13a
22,54 ± 5,27b
6,0
16,02 ± 1,17a
2,34 ± 0,76a
6,54 ± 1,88a
112,94 ± 0,12a
24,82 ± 7,60b
7,5
16,10 ± 1,38a
2,51 ± 0,69a
6,43 ± 2,33a
116,58 ± 0,15a
15,86 ± 8,41a(-)
W=1,005
W=0,737
W=1,066
W=181,325
W=5,139
Keterangan :
*
WE = Waktu Ekstraksi; BA = Bilangan Asam; BPy = Bilangan Penyabunan; dan BP =
Bilangan Peroksida
* W: Beda Nyata Jujur 5%
* SE : Simpangan Baku Taksiran
* Angka yang diikuti huruf yang tidak sama menunjukkan perbedaan nyata antar
perlakuan sedangkan angka yang diikuti huruf yang sama menunjukkan tidak adanya
perbedaan nyata antar perlakuan.
(-) Lebih kecil dari pada taksiran hasil SNI 01-3555-1998 untuk massa sampel 1 gram
minyak.
Rendemen
Rendemen minyak biji B. purpurea berkisar antara 15,47 ± 1,13% sampai 16,10
± 1,38% dan antar lama waktu ekstraksi menghasilkan rendemen minyak biji B.
purpurea yang sama. Rendemen yang diperoleh dalam hasil penelitian ini tidak berbeda
jauh dengan penelitian Arain dkk., (2010) dan Ramadan dkk., (2006) yaitu berturutturut sebesar 18,16% dan 17,5%. Adanya perbedaan rendemen yang diperoleh terkait
dengan tekstur tanah dan keadaan lingkungan (Leilah dan Al Khateeb dalam Arain dkk.,
2010).
Kadar Air
Kadar air minyak biji B. purpurea berkisar antara 2,34 ± 0,76% sampai 2,51 ±
0,69% (Tabel 1) dan lama waktu ekstraksi tidak berpengaruh terhadap kadar air minyak.
6
Bilangan Asam
Bilangan asam merupakan jumlah mg KOH yang terbentuk untuk menetralkan
asam lemak bebas dalam satu gram minyak (SNI 01-3555-1998). Asam lemak bebas
terbentuk setelah terjadi oksidasi dan/atau hidrolisa minyak. Asam lemak bebas berantai
panjang menyebabkan rasa tidak lezat pada minyak sedangkan asam lemak bebas
berantai pendek dapat menguap dan menimbulkan flavor (Ketaren, 1986).
Dari Tabel 1, terlihat bahwa lama waktu ekstraksi tidak berpengaruh terhadap
bilangan asam minyak dengan hasil berada pada kisaran 6,25 ± 1,85 mg KOH/g sampel
sampai 6,54 ± 1,88 mgKOH/g sampel.
Bilangan asam minyak biji B. purpurea hasil penelitian ini lebih kecil dari pada
minyak biji B. purpurea dalam penelitian Arain dkk. (2010) yaitu 16,00 mg KOH/g
sampel. Hal ini terkait dengan terjadinya polimerisasi asam lemak sehingga asam lemak
bebas tidak terdeteksi (Ngassapa dkk., 2012). Minyak biji Bauhinia jenis lainnya
memiliki bilangan asam yang lebih kecil dari pada minyak biji B. purpurea hasil
penelitian ini yaitu sebesar 0,6 mgKOH/g sampel untuk B.variegata dan 0,9 mgKOH/g
sampel untuk B.linnaei (Arain dkk., 2012). Semakin kecil bilangan asam, semakin besar
kestabilan minyak.
Bilangan Penyabunan
Bilangan penyabunan merupakan jumlah NaOH atau KOH yang dibutuhkan
untuk menyabunkan satu gram minyak. Besar kecilnya bilangan penyabunan
menunjukkan jumlah asam lemak yang ada dalam sampel (Sesridha, 2000).
Bilangan penyabunan minyak biji B. purpurea berkisar antara 112,94 ± 0,12
mgKOH/g sampel sampai 117,05 ± 0,13 mgKOH/g sampel (Tabel 1). Nilai ini terbilang
kecil jika dibandingkan dengan bilangan penyabunan minyak biji B.variegata dan
B.linnaei sebesar 191,30 dan 195,50 mgKOH/g sampel. Bilangan saponifikasi yang
kecil menunjukkan proporsi triasilgliserol asam lemak berantai panjang lebih banyak
daripada triasilgliserol asam lemak yang berantai pendek (Arain dkk., 2012).
Bilangan Peroksida
Bilangan peroksida merupakan jumlah miligram ekuivalen oksigen untuk
mengoksidasi satu gram minyak dan bilangan ini merupakan indikator yang
menandakan minyak akan berbau tengik (SNI 01-3555-1998).
Bilangan peroksida minyak biji B. purpurea berkisar antara 15,86 ± 8,41%
sampai 24,82 ± 7,60% (Tabel 1). Pada lama waktu ekstraksi 4,5 jam sampai 6 jam
7
tik klimaks jumlah
bilangan peroksida tetap,, ha
hal ini diduga terkait dengan pencapaian titik
peroksida maupun
senyawa peroksida dan hi
hiperperoksida yang dihasilkan. Jumlah per
un seiring dengan
hiperperoksida memiliki ti
titik klimaks yang kemudian akan menurun
1986). Penurunan
terbentuknya aldehid dann keton dari senyawa tersebut (Ketaren, 1986)
lama pada larutan
bilangan peroksida juga dapa
dapat terjadi akibat kontak panas yang terlaluu la
nsformasi menjadi
saat ekstraksi sehingga seny
enyawa peroksida yang terbentuk akan bertransf
senyawa karbonil yang tidak
dak tterdeteksi (Serjouie dkk., 2010).
litian ini dengan
Terdapat perbedaan
daan bilangan peroksida antara hasil peneliti
bedaan ini diduga
penelitian Arain dkk. (2010)
2010) (0,50 meq oksigen /kg sampel). Perbeda
Besarnya bilangan
karena pemakaian jumlah sa
sampel yang berbeda (SNI 01-3555-1998). Be
sikan jumlah asam
peroksida minyak biji B.. purpure
purpurea hasil penelitian ini mengindikasika
lemak tidak jenuh yang tinggi
inggi (Ketaren, 1986).
Identifikasi dan Fraksinasi
nasi Minyak Biji Tumbuhan Kupu-Kupu
-kupu dipaparkan
Hasil spektrum ana
nalisa GCMS minyak biji tumbuhan kupu-kupu
dalam Gambar 1.
3
1
4
2
5
7
8
6
pid (TL) Minyak
ktrum Kromatografi Gas Fraksi Total Lipid
Gambar 1. Spekt
Biji Tumbuhan Kupu-Kupu
dalam Total Lipid
atas menunjukan adanya 8 senyawa berbeda da
Spektrum GC di ata
peak-peak tersebut
han kupu-kupu. Identifikasi senyawa dari pea
(TL) minyak biji tumbuhan
abase Wiley seperti
cokkan spektrum MS tiap peak dengan database
dilakukan dengan mencoco
Gambar 2.
yang diekspresikan dalam G
8
A1
A2
bandingan Spektra Sampel dengan Database
abase Wiley
Gambar 2. Perban
Sampel dan (A2) Metil Palmitat menurut Dat
(A1) Metil Palmitat Sam
Database Wiley
kukan langkah serupa, seluruh senyawa dalam T
Dengan melakukan
TL minyak biji
dentifikasi dan hasilnya disajikan dalam Tabell 2.
tumbuhan kupu-kupu diident
imia Total Lipid (TL) Minyak Biji Tumbuhan
Tabel 2. Komposisi Kimi
an Kupu-Kupu
Senyawa
Asam linoleat C:18:2
Asam palmitat C:16:0
Asam stearat C18:0
Metil linoleat
Metil palmitat
Tidak teridentifikasi
Tidak teridentifikasi
Tidak teridentifikasi
Keterangan :
NP
3
1
4
5
2
8
6
7
*
tR (s)
24,059
22,274
24,316
24,699
22,979
31,265
24,953
26,183
Kandungan (%)
51,32
29,31
10,03
04,31
02,53
01,06
00,79
00,64
R
Rumus Molekul
C18H32O2
C16H32O2
C18H36O2
C19H34O2
C17H34O2
-
NP = Nomor peak, tR=Waktu retensi
Senyawa-senyawaa yyang tidak teridentifikasi (puncak 6,7,8) dipe
diperkirakan adalah
asam lemak atau ester asa
asam lemak yang telah terpolimerisasi akibat
bat adanya kontak
minyak dengan panas (kal
kalor) membentuk senyawa dimer dan trimer
er dengan massa
molekul yang sangat besar
ar se
seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 3 (K
(Ketaren, 1986).
Gambar
ar 3 Spektrum Massa dari Senyawa Nomor
or P
Peak 8
Kandungan tiga kom
komponen utama penyusun TL minyak bijii tum
tumbuhan kupukupu hasil penelitian inii ti
tidak jauh berbeda dari penelitian Arain dkk. (2010) yaitu,
itat dan asam stearat (Tabel 4). Perbedaan mu
muncul pada asam
asam linoleat, asam palmita
minyak biji tumbuhan kupu-kupu dalam penel
nelitian ini. Hal ini
oleat yang tidak dimiliki mi
aan tempat tumbuh tumbuhan kupu-kupu.
kupu. Perbandingan
diduga karena perbedaan
biji tumbuhan kupu-kupu penelitian Arain dkk. (2010) dengan
komposisi kimia minyak bij
penelitian ini disajikann dalam Tabel 4.
9
Tabel 4. Perbandingan Komposisi Kimia Minyak biji Tumbuhan Kupu-Kupu
Senyawa
Asam linoleat C:18:2
Asam palmitat C:16:0
Asam stearat C18:0
Asam oleat
Kandungan (%)
51,32
29,31
10,03
(-)
Arain dkk. (2010)
55,34
17,47
11,40
11,84
Hasil fraksinasi TL menunjukan bahwa komponen penyusun terbesar TL adalah
Neutral Lipid (NL) dengan yield sebesar 94,91% diikuti oleh Glycolipid (GL) dan
Phospolipid (PL), hasil ini serupa dengan penelitian yang dilakukan Ramadan dkk.
(2006). Persentase NL, GL dan PL disajikan dalam Tabel 5.
Tabel 5. Perbandingan Yield Masing-Masing Fraksi
Minyak Biji Tumbuhan Kupu-Kupu
Yield (%)
NL
PL
GL
Hasil penelitian ini
94,91
1,86
3,23
Ramadan dkk., (2006)
99,00
0,27
0,44
Fraksi NL minyak biji tumbuhan kupu-kupu tersusun dari dua komponen yaitu
asam palmitat dan neofitadiena sebesar 38,42% dan 61,58% (Tabel 6). Senyawa
neofitadiena merupakan senyawa terpenoid yang memiliki kemampuan antifungal.
Senyawa tersebut digunakan sebagai antipiretik, analgesik dan vermifugic (Venkata
Raman dkk., 2012). Sedangkan asam palmitat merupakan asam lemak yang umum
ditemukan dalam berbagai minyak nabati.
Tabel 6. Komposisi Kimia Fraksi NL Minyak Biji Tumbuhan Kupu-Kupu
NP
Komponen
tR (min)
%
Rumus Molekul
1.
Neofitadiena
34,709
61,58
C20H38
2.
Asam palmitat
36,582
38,42
C16H32O2
Keterangan :
*
NP = Nomor peak, tR=Waktu retensi
Variasi asam lemak fraksi GL minyak biji tumbuhan kupu-kupu lebih beragam
daripada fraksi NL. Tabel 7 menunjukan adanya asam lemak jenuh seperti asam
palmitat, dan asam lemak tak jenuh seperti asam linoleat dan asam oleat. Ketiga asam
lemak ini serupa dengan komposisi minyak biji tumbuhan kupu-kupu yang dilaporkan
Arain dkk. (2010) dan Ramadan dkk. (2006).
Tabel 7. Komposisi Kimia Fraksi GL Minyak Biji Tumbuhan Kupu-Kupu
NP
Komponen
tR (min)
%
Rumus molekul
1.
Asetonildimetilkarbinol
5,831
27,06
C6H12O2
10
2.
Pentokson
8,039
3,56
C7H14O2
3.
Heksadekana
29,181
7,29
C16H34
4.
Heptadekana
30,316
4,15
C17H36
5.
Tidak teridentifikasi
30,567
1,88
-
6.
Tidak teridentifikasi
30,696
2,25
-
7.
3-metil heksadekana
30,883
2,41
C17H36
8.
Tidak teridentifikasi
31,566
9,78
-
9.
Tidak teridentifikasi
31,717
2,57
-
10.
Tidak teridentifikasi
32,584
4,18
-
11.
Tidak teridentifikasi
32,633
1,22
-
12.
9-heksil heptadekana
32,990
2,37
C23H48
13.
Tidak teridentifikasi
33,172
1,31
-
14.
Oktadekana
33,816
6,30
C18H38
15.
Isopropil miristat
34,394
3,18
C17H34O2
16.
Asam palmitat
36,535
4,25
C16H32O2
17.
Asam linoleat
39,940
7,90
C18H32O2
18.
Asam oleat
40,042
6,41
C18H34O2
19.
Tidak teridentifikasi
47,594
1,93
-
Keterangan :
*
NP = Nomor peak, tR=Waktu retensi
Adanya beberapa puncak yang tidak teridentifikasi dengan persentase relatif
tinggi (> 1,31%) diduga karena terjadi kekeliruan dalam penggunaan pelarut.
Dari intepretasi spektrum MS yang dilakukan, disimpulkan bahwa kandungan
asam lemak jenuh berantai pendek (C
Karakterisasi dan Komposisi Kimia Minyak Biji Tumbuhan Kupu-Kupu
(Bauhinia purpurea L.)
(Characterization and Chemical Composition of (Bauhinia purpurea L.) Seed Oil)
Elizabeth Mega Kurnia Dewi1, Hartati Soetjipto1, A. Ign. Kristijanto1
1
Jurusan Kimia, Fakultas Sains dan Matematika, Universitas Kristen Satya Wacana,
Salatiga
[email protected]
ABSTRACT
The effect of extraction duration on the yield and of physic-chemistry properties of kachnar
(Bauhinia purpurea L.) seed oil has been carried out in Laboratory of Natural Product FSM SWCU,
Salatiga. The purposes of this study are: Firstly, to determine the effect of extraction duration on the yield
and physico-chemistry properties of B. purpurea seed oil. Secondly, to fractionate and identify the
chemical composition of of B. purpurea seed oil. The extraction has been done by soxhlete apparatus
with duration from 4,5 to 7,5 hours using hexane. Further on, the physico-chemistry properties of seed oil
were characterized and its composition identified by GCMS (Gas Chromatography-Mass Spectroscopy).
Data were analyzed using Randomized Completely Block Design (RBCD) with 3 treatments and 9
replications. As the treatment is the extraction duration which are 4,5; 6,0 and 7,5 hours, respectively,
while as the replication is the time of analysis. To test the difference between the treatment-means, the
Honestly Significant Different (HSD) at 5% level significance were used. The results show that the
peroxide value decreased in 7,5 hours of extracting. On the contrary, the extraction duration has no effect
on the yield, moisture content, acid value, and saponification value, respectively. Neutral lipid fraction
dominated 94,91% of total lipid of B. purpurea seed oil followed by glycolipid and phospolipid.
Keyword: B. purpurea, extraction duration, physical-chemistry properties, fractination, chemical
composition
PENDAHULUAN
Dalam pembuatan produk pangan maupun kosmetik, kehadiran minyak nabati
menjadi sesuatu yang penting, misalnya dalam bidang pangan, minyak merupakan
media penghantar panas yang paling sering dipakai (menggoreng dan menumis),
sedangkan dalam bidang kosmetik, minyak sangat dibutuhkan sebagai pelembab dan
pelembut kulit. Di luar fungsi-fungsi khusus tersebut, minyak memiliki peranan esensial
sebagai pelarut bahan-bahan yang tidak larut air. Maka dari itu, tidak mengherankan
jika minyak nabati menjadi salah satu komoditas penting di dunia.
Konsumsi minyak nabati dunia pada tahun 2011-2012 mencapai ±150 juta ton
dengan perincian: 114,2 juta ton merupakan penggunaan di sektor pangan dan 35,8 juta
ton merupakan penggunaan di sektor non pangan (Gunstone, 2013). Kebutuhan minyak
nabati yang sangat besar ini tidak diimbangi dengan penambahan sumber-sumber
minyak nabati baru.
Indonesia merupakan negara tropis yang kaya akan sumber daya alam.
Meskipun demikian, tidak semua sumber daya tersebut dimanfaatkan dengan baik.
2
Dalam hal penyediaan minyak nabati, pemanfaatan sumber daya cenderung terpusat
pada satu jenis komoditas saja (misal: sawit). Pemakaian sawit sebagai sumber minyak
nabati merusak ekosistem alam. Setidaknya dalam selang sembilan tahun (2000-2009),
141.000 hektar lahan hutan Kalimantan telah dipakai untuk ekspansi perkebunan sawit
(Greenpeace dalam Rambe, 2014). Oleh sebab itu, penelitian mengenai sumber-sumber
minyak nabati sangat diperlukan. Penelitian-penelitian tersebut diharapkan dapat
menemukan sumber-sumber minyak nabati baru yang dapat bermanfaat sebagai salah
satu usaha pemenuhan kebutuhan akan minyak nabati, berjumlah banyak dan mudah
diperoleh tanpa harus merusak lingkungan.
B. purpurea berasal dari negara-negara kawasan Asia seperti Indonesia, Cina,
Bangladesh dan India. Tanaman ini dapat tumbuh di daerah berpasir, berlumpur dengan
matahari terik dan tahan akan penguapan (Orwa dkk., 2009). B. purpurea umumnya
digunakan sebagai tanaman peneduh maupun tanaman hias karena daunnya yang
rimbun dan bunganya yang cantik.
Marga Bauhinia telah dikenal sebagai tumbuhan yang memiliki berbagai fungsi
di bidang kesehatan. Studi farmakologi daun Bauhinia menunjukkan khasiat daun
Bauhinia sebagai antipiretik, anti inflamasi, anti jamur, analgesik dan anti tumor (Ali
dkk. dalam Arain dkk., 2010). Penelitian yang telah dilakukan menunjukkan bahwa biji
tumbuhan kupu-kupu (Bauhinia purpurea L.) memiliki minyak nabati sebesar 18,65%.
Minyak tersebut diperoleh dengan metode soxhletasi selama 6 jam dengan
menggunakan 500 ml heksana (Arain dkk., 2010).
Lama waktu ekstraksi sangat berpengaruh pada efisiensi produksi minyak dari
suatu bahan. Selain lama waktu ekstraksi yang optimal, pemisahan fraksi-fraksi minyak
biji B. purpurea juga diperlukan untuk mendapatkan senyawa murni dan memisahkan
dari senyawa lain (pengotor) yang tidak diinginkan. Melihat potensi yang ada di
Indonesia serta penelitian yang belum banyak mengenai B. purpurea yang ada di
Indonesia, maka penelitian ini bertujuan untuk:
1. Menentukan pengaruh lama waktu ekstraksi terhadap rendemen dan sifat
fisiko-kimiawi minyak biji B. purpurea
2. Melakukan fraksinasi dan identifikasi komponen penyusun minyak biji
tumbuhan kupu-kupu (B. purpurea)
Bahan dan Metode
Alat dan Bahan
3
Biji B. purpurea diperoleh dari Salatiga dan sekitarnya. Penelitian ini
dilaksanakan selama 6 bulan (Januari-Juni 2014) di Laboratorium Kimia Bahan Alam
FSM UKSW, Salatiga. Sedangkan analisa asam lemak dengan menggunakan GCMS
dilakukan di Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta. Bahan-bahan yang digunakan
antara lain heksana, etanol, kloroform, Na2S2O3, NaOH dan HCl berasal dari Merck
KGaA, Germany. Alat yang dipakai dalam penelitian ini adalah grinder (National MXT210GN, Matsushita Electric Co., Ltd., Japan), Gas Chromatography-Mass
Spectroscopy (GCMS) (Shimadzu QP 2010S, Shimadzu corp., Japan), soxhlet, rotary
evaporator, refluks, waterbath (Memmert WNB 14, Memmert GmbH+KG, Germany),
neraca analitis 4 digit (Mettler H80, Mettler Instrument Corp., USA) serta peralatan
gelas.
Preparasi Sampel dan Ekstraksi Minyak (Arain dkk., 2010 yang dimodifikasi)
Biji B. purpurea diangin-anginkan sampai tidak terasa lembab kemudian
dihaluskan dengan grinder. 42 gram serbuk biji tersebut diekstraksi dengan
menggunakan soxhlet selama enam jam dengan pelarut heksana sebanyak 110ml.
Penentuan Kadar Air Biji B. purpurea (Sudarmadji dkk., 1997)
1 gram serbuk B. purpurea ditimbang dengan teliti menggunakan neraca 4 digit
kemudian dioven selama satu jam dengan suhu 1050C. Serbuk tersebut ditimbang lalu
dioven selama satu jam lagi dengan suhu yang sama. Langkah tersebut diulang sampai
diperoleh massa konstan.
Penentuan Rendemen (Sudarmadji dkk., 1997)
Penentuan rendemen dilakukan secara gravimetri dengan menggunakan neraca 4
digit (Mettler H80, Mettler Instrument Corp., USA).
4
Penentuan Bilangan Asam (SNI 01-3555-1998)
Bilangan asam ditentukan dengan metode SNI 01-3555-1998. Minyak yang
telah ditimbang ditambah dengan etanol lalu dititrasi dengan NaOH 0,1M.
Penentuan Bilangan Peroksida (SNI 01-3555-1998)
Minyak ditambah 30 ml campuran kloroform, asam asetat glacial dan etanol
95%, kemudian ditambahkan 1 gram Kristal KI ke dalam campuran tersebut. Penentuan
bilangan peroksida dilakukan dengan mengukur jumlah KI yang teroksidasi melalui
titrasi dengan Na2S2O3.
Penentuan Bilangan Penyabunan (SNI 01-3555-1998)
2 gram minyak ditambah dengan 25 ml KOH 0,5M berlebih lalu direfluks
selama satu jam. Jumlah KOH yang tidak bereaksi dititrasi dengan HCl 0,5M.
Fraksinasi minyak biji tumbuhan kupu-kupu (Ramadan dkk., 2006)
4 gram Total Lipid (TL) dipisahkan dengan kolom kromatografi berisi silica gel
mesh 230-400 mesh, berdiameter 2cm dan tinggi 12cm. Kolom dielusi dengan
kloroform dengan perbandingan 1:5 (w/v). Neutral Lipid (NL) dielusi 3 kali massa
silica gel dengan menggunakan kloroform. Glycolipid (GL) dielusi 5 kali massa silica
gel dengan aseton. Phospolipid (PL) dielusi 4 kali massa silica gel dengan metanol.
Analisa Komposisi Kimia Minyak
Analisa komposisi kimia minyak dilakukan dengan alat GCMS (Shimadzu
QP2010S) dengan dimensi kolom 30 m x 0,25 mm (Rastek stabilwakR-DA), gas
pembawa helium dan metode pengionan EI (Electron Ionization) 70 Ev.
Analisa Data
Data
parameter
fisiko-kimiawi
rendemen
minyak
dianalisis
dengan
menggunakan rancangan dasar RAK (Rancangan Acak Kelompok), 3 perlakuan dan 9
ulangan. Sebagai perlakuan adalah durasi/lama waktu ekstraksi yaitu: 4,5 jam, 6 jam
dan 7,5 jam sedangkan sebagai kelompok adalah waktu analisis. Pengujian antar rataan
perlakuan dilakukan dengan menggunakan uji Beda Nyata Jujur (BNJ) dengan tingkat
kebermaknaan 5 % (Steel dan Torie, 1980).
Hasil dan Pembahasan
5
Hasil penelitian rendemen dan sifat fisiko-kimiawi minyak biji B. purpurea
antar berbagai lama waktu ekstraksi disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1. Rendemen dan Parameter Fisiko-kimiawi Minyak Biji B. purpurea
antar Berbagai Lama Waktu Ekstraksi
WE
Rendemen
(Jam)
(% ± SE)
4,5
Kadar Air
Minyak
BA
(
mg KOH
/g lemak
BPy
(
mg KOH
/g lemak ±
BP
(meq/kg ± SE)
(% ± SE)
± SE)
SE)
15,47 ± 1,13a
2,36 ± 0,80a
6,25 ± 1,85a
117,05 ± 0,13a
22,54 ± 5,27b
6,0
16,02 ± 1,17a
2,34 ± 0,76a
6,54 ± 1,88a
112,94 ± 0,12a
24,82 ± 7,60b
7,5
16,10 ± 1,38a
2,51 ± 0,69a
6,43 ± 2,33a
116,58 ± 0,15a
15,86 ± 8,41a(-)
W=1,005
W=0,737
W=1,066
W=181,325
W=5,139
Keterangan :
*
WE = Waktu Ekstraksi; BA = Bilangan Asam; BPy = Bilangan Penyabunan; dan BP =
Bilangan Peroksida
* W: Beda Nyata Jujur 5%
* SE : Simpangan Baku Taksiran
* Angka yang diikuti huruf yang tidak sama menunjukkan perbedaan nyata antar
perlakuan sedangkan angka yang diikuti huruf yang sama menunjukkan tidak adanya
perbedaan nyata antar perlakuan.
(-) Lebih kecil dari pada taksiran hasil SNI 01-3555-1998 untuk massa sampel 1 gram
minyak.
Rendemen
Rendemen minyak biji B. purpurea berkisar antara 15,47 ± 1,13% sampai 16,10
± 1,38% dan antar lama waktu ekstraksi menghasilkan rendemen minyak biji B.
purpurea yang sama. Rendemen yang diperoleh dalam hasil penelitian ini tidak berbeda
jauh dengan penelitian Arain dkk., (2010) dan Ramadan dkk., (2006) yaitu berturutturut sebesar 18,16% dan 17,5%. Adanya perbedaan rendemen yang diperoleh terkait
dengan tekstur tanah dan keadaan lingkungan (Leilah dan Al Khateeb dalam Arain dkk.,
2010).
Kadar Air
Kadar air minyak biji B. purpurea berkisar antara 2,34 ± 0,76% sampai 2,51 ±
0,69% (Tabel 1) dan lama waktu ekstraksi tidak berpengaruh terhadap kadar air minyak.
6
Bilangan Asam
Bilangan asam merupakan jumlah mg KOH yang terbentuk untuk menetralkan
asam lemak bebas dalam satu gram minyak (SNI 01-3555-1998). Asam lemak bebas
terbentuk setelah terjadi oksidasi dan/atau hidrolisa minyak. Asam lemak bebas berantai
panjang menyebabkan rasa tidak lezat pada minyak sedangkan asam lemak bebas
berantai pendek dapat menguap dan menimbulkan flavor (Ketaren, 1986).
Dari Tabel 1, terlihat bahwa lama waktu ekstraksi tidak berpengaruh terhadap
bilangan asam minyak dengan hasil berada pada kisaran 6,25 ± 1,85 mg KOH/g sampel
sampai 6,54 ± 1,88 mgKOH/g sampel.
Bilangan asam minyak biji B. purpurea hasil penelitian ini lebih kecil dari pada
minyak biji B. purpurea dalam penelitian Arain dkk. (2010) yaitu 16,00 mg KOH/g
sampel. Hal ini terkait dengan terjadinya polimerisasi asam lemak sehingga asam lemak
bebas tidak terdeteksi (Ngassapa dkk., 2012). Minyak biji Bauhinia jenis lainnya
memiliki bilangan asam yang lebih kecil dari pada minyak biji B. purpurea hasil
penelitian ini yaitu sebesar 0,6 mgKOH/g sampel untuk B.variegata dan 0,9 mgKOH/g
sampel untuk B.linnaei (Arain dkk., 2012). Semakin kecil bilangan asam, semakin besar
kestabilan minyak.
Bilangan Penyabunan
Bilangan penyabunan merupakan jumlah NaOH atau KOH yang dibutuhkan
untuk menyabunkan satu gram minyak. Besar kecilnya bilangan penyabunan
menunjukkan jumlah asam lemak yang ada dalam sampel (Sesridha, 2000).
Bilangan penyabunan minyak biji B. purpurea berkisar antara 112,94 ± 0,12
mgKOH/g sampel sampai 117,05 ± 0,13 mgKOH/g sampel (Tabel 1). Nilai ini terbilang
kecil jika dibandingkan dengan bilangan penyabunan minyak biji B.variegata dan
B.linnaei sebesar 191,30 dan 195,50 mgKOH/g sampel. Bilangan saponifikasi yang
kecil menunjukkan proporsi triasilgliserol asam lemak berantai panjang lebih banyak
daripada triasilgliserol asam lemak yang berantai pendek (Arain dkk., 2012).
Bilangan Peroksida
Bilangan peroksida merupakan jumlah miligram ekuivalen oksigen untuk
mengoksidasi satu gram minyak dan bilangan ini merupakan indikator yang
menandakan minyak akan berbau tengik (SNI 01-3555-1998).
Bilangan peroksida minyak biji B. purpurea berkisar antara 15,86 ± 8,41%
sampai 24,82 ± 7,60% (Tabel 1). Pada lama waktu ekstraksi 4,5 jam sampai 6 jam
7
tik klimaks jumlah
bilangan peroksida tetap,, ha
hal ini diduga terkait dengan pencapaian titik
peroksida maupun
senyawa peroksida dan hi
hiperperoksida yang dihasilkan. Jumlah per
un seiring dengan
hiperperoksida memiliki ti
titik klimaks yang kemudian akan menurun
1986). Penurunan
terbentuknya aldehid dann keton dari senyawa tersebut (Ketaren, 1986)
lama pada larutan
bilangan peroksida juga dapa
dapat terjadi akibat kontak panas yang terlaluu la
nsformasi menjadi
saat ekstraksi sehingga seny
enyawa peroksida yang terbentuk akan bertransf
senyawa karbonil yang tidak
dak tterdeteksi (Serjouie dkk., 2010).
litian ini dengan
Terdapat perbedaan
daan bilangan peroksida antara hasil peneliti
bedaan ini diduga
penelitian Arain dkk. (2010)
2010) (0,50 meq oksigen /kg sampel). Perbeda
Besarnya bilangan
karena pemakaian jumlah sa
sampel yang berbeda (SNI 01-3555-1998). Be
sikan jumlah asam
peroksida minyak biji B.. purpure
purpurea hasil penelitian ini mengindikasika
lemak tidak jenuh yang tinggi
inggi (Ketaren, 1986).
Identifikasi dan Fraksinasi
nasi Minyak Biji Tumbuhan Kupu-Kupu
-kupu dipaparkan
Hasil spektrum ana
nalisa GCMS minyak biji tumbuhan kupu-kupu
dalam Gambar 1.
3
1
4
2
5
7
8
6
pid (TL) Minyak
ktrum Kromatografi Gas Fraksi Total Lipid
Gambar 1. Spekt
Biji Tumbuhan Kupu-Kupu
dalam Total Lipid
atas menunjukan adanya 8 senyawa berbeda da
Spektrum GC di ata
peak-peak tersebut
han kupu-kupu. Identifikasi senyawa dari pea
(TL) minyak biji tumbuhan
abase Wiley seperti
cokkan spektrum MS tiap peak dengan database
dilakukan dengan mencoco
Gambar 2.
yang diekspresikan dalam G
8
A1
A2
bandingan Spektra Sampel dengan Database
abase Wiley
Gambar 2. Perban
Sampel dan (A2) Metil Palmitat menurut Dat
(A1) Metil Palmitat Sam
Database Wiley
kukan langkah serupa, seluruh senyawa dalam T
Dengan melakukan
TL minyak biji
dentifikasi dan hasilnya disajikan dalam Tabell 2.
tumbuhan kupu-kupu diident
imia Total Lipid (TL) Minyak Biji Tumbuhan
Tabel 2. Komposisi Kimi
an Kupu-Kupu
Senyawa
Asam linoleat C:18:2
Asam palmitat C:16:0
Asam stearat C18:0
Metil linoleat
Metil palmitat
Tidak teridentifikasi
Tidak teridentifikasi
Tidak teridentifikasi
Keterangan :
NP
3
1
4
5
2
8
6
7
*
tR (s)
24,059
22,274
24,316
24,699
22,979
31,265
24,953
26,183
Kandungan (%)
51,32
29,31
10,03
04,31
02,53
01,06
00,79
00,64
R
Rumus Molekul
C18H32O2
C16H32O2
C18H36O2
C19H34O2
C17H34O2
-
NP = Nomor peak, tR=Waktu retensi
Senyawa-senyawaa yyang tidak teridentifikasi (puncak 6,7,8) dipe
diperkirakan adalah
asam lemak atau ester asa
asam lemak yang telah terpolimerisasi akibat
bat adanya kontak
minyak dengan panas (kal
kalor) membentuk senyawa dimer dan trimer
er dengan massa
molekul yang sangat besar
ar se
seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 3 (K
(Ketaren, 1986).
Gambar
ar 3 Spektrum Massa dari Senyawa Nomor
or P
Peak 8
Kandungan tiga kom
komponen utama penyusun TL minyak bijii tum
tumbuhan kupukupu hasil penelitian inii ti
tidak jauh berbeda dari penelitian Arain dkk. (2010) yaitu,
itat dan asam stearat (Tabel 4). Perbedaan mu
muncul pada asam
asam linoleat, asam palmita
minyak biji tumbuhan kupu-kupu dalam penel
nelitian ini. Hal ini
oleat yang tidak dimiliki mi
aan tempat tumbuh tumbuhan kupu-kupu.
kupu. Perbandingan
diduga karena perbedaan
biji tumbuhan kupu-kupu penelitian Arain dkk. (2010) dengan
komposisi kimia minyak bij
penelitian ini disajikann dalam Tabel 4.
9
Tabel 4. Perbandingan Komposisi Kimia Minyak biji Tumbuhan Kupu-Kupu
Senyawa
Asam linoleat C:18:2
Asam palmitat C:16:0
Asam stearat C18:0
Asam oleat
Kandungan (%)
51,32
29,31
10,03
(-)
Arain dkk. (2010)
55,34
17,47
11,40
11,84
Hasil fraksinasi TL menunjukan bahwa komponen penyusun terbesar TL adalah
Neutral Lipid (NL) dengan yield sebesar 94,91% diikuti oleh Glycolipid (GL) dan
Phospolipid (PL), hasil ini serupa dengan penelitian yang dilakukan Ramadan dkk.
(2006). Persentase NL, GL dan PL disajikan dalam Tabel 5.
Tabel 5. Perbandingan Yield Masing-Masing Fraksi
Minyak Biji Tumbuhan Kupu-Kupu
Yield (%)
NL
PL
GL
Hasil penelitian ini
94,91
1,86
3,23
Ramadan dkk., (2006)
99,00
0,27
0,44
Fraksi NL minyak biji tumbuhan kupu-kupu tersusun dari dua komponen yaitu
asam palmitat dan neofitadiena sebesar 38,42% dan 61,58% (Tabel 6). Senyawa
neofitadiena merupakan senyawa terpenoid yang memiliki kemampuan antifungal.
Senyawa tersebut digunakan sebagai antipiretik, analgesik dan vermifugic (Venkata
Raman dkk., 2012). Sedangkan asam palmitat merupakan asam lemak yang umum
ditemukan dalam berbagai minyak nabati.
Tabel 6. Komposisi Kimia Fraksi NL Minyak Biji Tumbuhan Kupu-Kupu
NP
Komponen
tR (min)
%
Rumus Molekul
1.
Neofitadiena
34,709
61,58
C20H38
2.
Asam palmitat
36,582
38,42
C16H32O2
Keterangan :
*
NP = Nomor peak, tR=Waktu retensi
Variasi asam lemak fraksi GL minyak biji tumbuhan kupu-kupu lebih beragam
daripada fraksi NL. Tabel 7 menunjukan adanya asam lemak jenuh seperti asam
palmitat, dan asam lemak tak jenuh seperti asam linoleat dan asam oleat. Ketiga asam
lemak ini serupa dengan komposisi minyak biji tumbuhan kupu-kupu yang dilaporkan
Arain dkk. (2010) dan Ramadan dkk. (2006).
Tabel 7. Komposisi Kimia Fraksi GL Minyak Biji Tumbuhan Kupu-Kupu
NP
Komponen
tR (min)
%
Rumus molekul
1.
Asetonildimetilkarbinol
5,831
27,06
C6H12O2
10
2.
Pentokson
8,039
3,56
C7H14O2
3.
Heksadekana
29,181
7,29
C16H34
4.
Heptadekana
30,316
4,15
C17H36
5.
Tidak teridentifikasi
30,567
1,88
-
6.
Tidak teridentifikasi
30,696
2,25
-
7.
3-metil heksadekana
30,883
2,41
C17H36
8.
Tidak teridentifikasi
31,566
9,78
-
9.
Tidak teridentifikasi
31,717
2,57
-
10.
Tidak teridentifikasi
32,584
4,18
-
11.
Tidak teridentifikasi
32,633
1,22
-
12.
9-heksil heptadekana
32,990
2,37
C23H48
13.
Tidak teridentifikasi
33,172
1,31
-
14.
Oktadekana
33,816
6,30
C18H38
15.
Isopropil miristat
34,394
3,18
C17H34O2
16.
Asam palmitat
36,535
4,25
C16H32O2
17.
Asam linoleat
39,940
7,90
C18H32O2
18.
Asam oleat
40,042
6,41
C18H34O2
19.
Tidak teridentifikasi
47,594
1,93
-
Keterangan :
*
NP = Nomor peak, tR=Waktu retensi
Adanya beberapa puncak yang tidak teridentifikasi dengan persentase relatif
tinggi (> 1,31%) diduga karena terjadi kekeliruan dalam penggunaan pelarut.
Dari intepretasi spektrum MS yang dilakukan, disimpulkan bahwa kandungan
asam lemak jenuh berantai pendek (C