BAB I PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG
Seringkali campuran bahan padat dan cair (misalnya bahan alami) tidak dapat atau sukar sekali dipisahkan dengan metode pemisahan mekanis. Misalnya saja, karena komponennya saling bercampur secara sangat erat, peka terhadap panas, beda sifat-sifat fisiknya terlalu t erlalu kecil, atau tersedia dalam konsentrasi yang terlalu rendah. Dalam keadaan seperti ini, seringkali ekstraksi adalah satu-satunya proses yang dapat digunakan atau yang mungkin paling ekonomis. Sebagai contoh pembuatan ester (essence) untuk essence) untuk bau-bauan dalam pembuatan sirup atau minyak wangi, pengambilan kafein dari daun teh, biji kopi atau biji coklat dan yang dapat dilihat
sehari-hari
ialah
pelarutan
komponen-komponen
kopi
dengan
menggunakan air panas dari biji kopi yang telah dibakar atau digiling. Seringkali dalam kehidupan sehari-hari kita menggunakan parfum, dimana parfum adalah adala h salah sal ah satu s atu benda penting sebagai keperluan yang digunakan untuk mendukung penampilan dan kepercayadirian seseorang Salah satu proses yang paling mendasar dari industri parfum adalah ekstraksi minyak-lemak. Contohnya dalam ekstraksi minyak atsiri dari biji pala ( Myristica fragrans). fragrans). Pertama-tama yang dilakukan adalah mengambil kandungan minyak-lemak dari bijinya, baru kemudian dilakukan pemurnian untuk mendapatkan minyak esensial atsirinya saja. 1.2 RUMUSAN MASALAH
Bagaimanakah prinsip kerja ekstraksi berserta jenis metodenya?
Bagaimana aplikasi dari prinsip kerja itu sendiri dalam kehidupan seharihari?
1
1.3 TUJUAN
Mengetahui prinsip kerja ekstraksi beserta jenis metodenya.
Mengetahui aplikasi dari prinsip kerja itu sendiri dalam kehidupan seharihari.
2
BAB II EKSTRAKSI 2.1 PRINSIP KERJA EKSTRAKSI 2.1.1
Pengertian dan Tujuan Ekstraksi
Ekstraksi merupakan proses pemisahan suatu komponen dari suatu campuran berdasarkan proses distribusi terhadap dua macam pelarut yang tidak saling bercampur. Singkatnya, ekstraksi adalah jenis pemisahan, penarikan atau pengeluaran suatu komponen dari campurannya. Pemisahan terjadi atas dasar kemampuan larut yang berbeda dari setiap komponen. Proses ekstraksi bermula dari penggumpalan ekstrak dengan pelarut kemudian terjadi kontak antara komponen dan pelarut yakni terjadinya perpindahan massa komponen ke dalam pelarut dimana perpindahan mulai terjadi pada lapisan antar muka, kemudian berdifusi masuk ke dalam pelarut. Ekstraksi pelarut atau disebut juga ekstraksi air merupakan metode pemisahan yang paling baik dan populer. Alasan utamanya adalah pemisahan ini dapat dilakukan baik dalam tingkat makro ataupun mikro. Selain itu, ekstraksi pelarut menawarkan banyak kemungkinan yang menarik untuk pemisahan analitis yang menuju ke suatu produk murninya (organik, anorganik atau biokimia). Ekstraksi pelarut umumnya digunakan untuk memisahkan sejumlah gugus yang diinginkan dan mungkin merupakan gugus pengganggu dalam analisis secara keseluruhan. Dan gugus-gugus pengganggu ini akan diekstraksi secara selektif. (http://tugasfarmasiqu.blogspot.com/2012/05/ekstraksi-pelarut.html)
Secara umum, terdapat empat situasi dalam menentukan tujuan ekstraksi : a. Senyawa kimia telah diketahui identitasnya untuk diekstraksi dari organisme. Dalam kasus ini, prosedur yang telah dipublikasikan dapat diikuti dan dibuat modifikasi yang sesuai untuk mengembangkan proses atau menyesuaikan dengan kebutuhan pemakai. b. Bahan diperiksa untuk menemukan kelompok senyawa kimia tertentu, misalnya alkaloid, flavanoid atau saponin, meskipun struktur kimia sebetulnya dari senyawa ini bahkan keberadaannya belum diketahui. Dalam
3
situasi seperti ini, metode umum yang dapat digunakan untuk senyawa kimia yang diminati dapat diperoleh dari pustaka. Hal ini diikuti dengan uji kimia atau kromatografik yang sesuai untuk kelompok senyawa kimia tertentu. c. Organisme (tanaman atau hewan) digunakan dalam pengobatan tradisional, dan biasanya dibuat dengan cara, misalnya Tradisional Chinese Medicine (TCM) seringkali membutuhkan herba yang dididihkan dalam air dan dekok dalam air untuk diberikan sebagai obat. Proses ini harus ditiru sedekat mungkin jika ekstrak akan melalui kajian ilmiah biologi atau kimia lebih lanjut, khususnya jika tujuannya untuk memvalidasi penggunaan obat tradisional. d. Sifat senyawa yang akan diisolasi belum ditentukan sebelumnya dengan cara apapun. Situasi ini (utamanya dalam program skrining) dapat timbul jika tujuannya adalah untuk menguji organisme, baik yang dipilih secara acak atau didasarkan pada penggunaan tradisional untuk mengetahui adanya senyawa dengan aktivitas biologi khusus. (http://ffarmasi.unand.ac.id/RPKPS/Metoda_ekstraksi.pdf)
2.1.2
Jenis dan Metode Ekstraksi
Berdasarkan wujud bahannya
a. Ekstraksi padat-cair , yang sering disebut leaching , adalah proses pemisahan zat yang dapat melarut ( solut ) dari suatu campurannya dengan padatan yang tidak dapat larut (innert ) dengan menggunakan pelarut cair. Operasi ini sering dijumpai di dalam industri metalurgi dan farmasi, misalnya pada pemisahan biji emas, tembaga dari biji-bijian logam, produk-produk farmasi dari akar atau daun tumbuhan tertentu. Dikenal empat jenis metode operasi ekstraksi padat-cair. Berikut ini disajikan uraian singkat mengenai masing-masing metode tersebut: i.
Operasi dengan sistem bertahap tunggal Dengan metoda ini, pengontakan antara padatan dan pelarut dilakukan sekaligus, dan kemudian disusul dengan pemisahan larutan dari padatan
4
sisa. Cara ini jarang ditemukan dalam operasi industri karena perolehan solut yang rendah.
Gambar 1. Sistem operasi ekstraksi bertahap tunggal
ii.
Operasi dengan sistem bertahap banyak dengan aliran sejajar atau aliran silang Operasi ini dimulai dengan pencampuran umpan padatan dan pelarut dalam tahap pertama; kemudian aliran bawah dari tahap ini dikontakkan dengan pelarut baru pada tahap berikutnya, dan demikian seterusnya. Larutan yang diperoleh sebagai aliran atas dapat dikumpulkan menjadi satu seperti yang terjadi pada sistem dengan aliran sejajar, atau ditampung secara terpisah, seperti pada sistem dengan aliran silang.
Gambar 2. Sistem bertahap banyak dengan aliran sejajar
Gambar 3. Sistem bertahap banyak dengan aliran silang
iii.
Operasi secara kontinu dengan aliran berlawanan
5
Dalam sistem ini, aliran bawah dan atas mengalir secara berlawanan. Operasi dimulai pada tahap pertama dengan mengontakkan larutan pekat yang merupakan aliran atas tahap kedua, dan padatan baru. Operasi berakhir pada tahap ke-n (tahap terakhir), dimana terjadi pencampuran antara pelarut baru dan padatan yang berasal dari tahap ke-n (n-1). Dapat dimengerti bahwa sistem ini memungkinkan didapatkannya perolehan solut yang tinggi, sehingga banyak digunakan di dalam industri.
Gambar 4. Sistem bertahap banyak dengan aliran berlawanan
iv.
Operasi secara batch dengan sistem bertahap banyak dengan aliran berlawanan Sistem ini terdiri dari beberapa unit pengontak batch yang disusun berderet atau dalam lingkaran yang dikenal sebagai rangkaian ekstraksi (extraction battery). Di dalam sistem ini, padatan dibiarkan stationer dalam setiap tangki dan dikontakkan dengan beberapa larutan yang konsentrasinya makin menurun. Padatan yang hampir tidak mengandung solut meninggalkan rangkaian setelah dikontakkan dengan pelarut baru, sedangkan larutan pekat sebelum keluar dari rangkaian terlebih dahulu dikontakkan dengan padatan baru di dalam tangki yang lain.
Langkah pertama
Langkah kedua
6
Gambar 5. Operasi batch bertahap empat dengan aliran berlawanan (http://akademik.che.itb.ac.id/labtek/wp-content/uploads/2012/05/epcekstraksi-padat-cair.pdf )
b. Ekstraksi cair-cair (ekstraksi pelarut), digunakan untuk memisahkan dua zat cair yang saling bercampur, dengan menggunakan pelarut yang dapat melarutkan salah satu zat. Ekstraksi cair-cair merupakan suatu teknik dalam suatu larutan (biasanya dalam air) dibuat bersentuhan dengan suatu pelarut kedua (biasanya organik), yang pada hakekatnya tak tercampurkan dengan pelarut pertama, dan menimbulkan perpindahan satu atau lebih zat terlarut ( solute) ke dalam pelarut dua itu. Ekstraksi pelarut umumnya digunakan dalam analisis untuk memisahkan suatu zat terlarut (atau zat-zat terlarut) yang dianggap penting dari zat yang mengganggu dalam analisis kuantitatif terakhir terhadap bahan tersebut, kadang justru zat terlarut pengganggu tidak diekstraksi
secara
selektif.
Ekstraksi
pelarut
juga
digunakan
untuk
memekatkan suatu spesi, yang dalam larutan air adalah terlalu encer untuk dianalisis. Pemilihan pelarut untuk ekstraksi ditentukan oleh pertimbangan pertimbangan berikut : a) Kelarutan yang rendah dalam fase air b) Viskositas yang cukup rendah, dan perbedaan rapatan yang cukup besar dari fase airnya, untuk mencegah terbentuknya emulsi. c) Toksisitas yang rendah dan tidak mudah terbakar. d) Mudah mengambil kembali zat terlarut dari pelarut untuk proses proses analisis berikutnya
Berdasarkan suhu
a. Ekstraksi cara dingin. Metode ini artinya tidak ada proses pemanasan selama proses ekstraksi berlangsung, tujuannya untuk menghindari rusaknya senyawa karena pemanasanan. Jenis ekstraksi dingin adalah : i.
Metode maserasi Maserasi merupakan cara penyarian sederhana yang dilakukan dengan cara merendam serbuk simplisia dalam cairan penyari selama beberapa
7
hari pada temperatur kamar dan terlindung dari cahaya. Metode maserasi digunakan untuk menyari simplisia yang mengandung komponen kimia yang mudah larut dalam cairan penyari, tidak mengandung benzoin, tiraks dan lilin. Keuntungan dari metode ini adalah peralatannya sederhana. Sedang kerugiannya antara lain waktu yang diperlukan untuk mengekstraksi sampel cukup lama, cairan penyari yang digunakan lebih banyak, tidak dapat digunakan untuk bahan-bahan yang mempunyai tekstur keras seperti benzoin, tiraks dan lilin. Metode maserasi dapat dilakukan dengan modifikasi sebagai berikut : 1. Modifikasi maserasi melingkar 2. Modifikasi maserasi digesti 3. Modifikasi maserasi melingkar bertingkat 4. Modifikasi remaserasi Prinsip : Penyarian zat aktif yang dilakukan dengan cara merendam serbuk simplisia dalam cairan penyari yang sesuai pada temperatur kamar, terlindung dari cahaya. Cairan penyari akan masuk ke dalam sel melewati dinding sel. Isi sel akan larut karena adanya perbedaan konsentrasi antara larutan di dalam sel dengan di luar sel. Larutan yang konsentrasinya tinggi akan terdesak keluar dan diganti oleh cairan penyari dengan konsentrasi rendah (proses difusi). Peristiwa tersebut berulang sampai terjadi keseimbangan konsentrasi antara larutan di luar sel dan di dalam sel. Selama proses maserasi dilakukan pengadukan dan penggantian cairan penyari setiap hari. Endapan yang diperoleh dipisahkan dan filtratnya dipekatkan. ii.
Metode perkolasi Perkolasi adalah cara penyarian dengan mengalirkan penyari melalui serbuk simplisia yang telah dibasahi. Perkolasi merupakan estraksi dengan pelarut yang selalu baru sampai sempurna (exhaustive extraction)
8
umumnya dilakukan pada suhu kamar. Pada metode ini proses penyarian simplisia yaitu dengan jalan melewatkan pelarut yang sesuai secara lambat pada simplisia dalam suatu percolator. Tujuan perkolasi adalah sebagai upaya zat berkhasiat tertarik seluruhnya dan biasanya dilakukan untuk zat berkhasiat yang tahan ataupun tidak tahan pemanasan. Keuntungan metode ini adalah tidak terjadi kejenuhan, pengaliran meningkatkan difusi (dengan dialiri cairan penyari sehingga zat seperti terdorong u/ keluar dari sel), serta tidak memerlukan langkah tambahan yaitu sampel padat (marc) telah terpisah dari ekstrak. Kerugiannya adalah cairan penyari lebih banyak, resiko cemaran mikroba untuk penyari air karena dilakukan secara terbuka, serta kontak antara sampel padat tidak merata atau terbatas dibandingkan dengan metode refluks, dan pelarut menjadi dingin selama proses perkolasi sehingga tidak melarutkan komponen secara efisien. Proses perkolasi: 1. Pengembangan bahan 2. Tahap maserasi antara 3. Tahap perkolasi sebenarnya (penetasan/penampungan ekstrak) Prinsip : Penyarian zat aktif yang dilakukan dengan cara serbuk simplisia dimaserasi selama 3 jam, kemudian serbuk simplisia dipindahkan ke dalam bejana silinder yang bagian bawahnya diberi sekat berpori, cairan penyari dialirkan dari atas ke bawah melalui serbuk tersebut, cairan penyari akan melarutkan zat aktif dalam sel-sel simplisia yang dilalui sampai keadaan jenuh. Gerakan ke bawah disebabkan oleh karena gravitasi, kohesi, dan berat cairan diatasnya, dikurangi dengan gaya kapiler yang menahan gerakan ke bawah. Perkolat yang diperoleh dikumpulkan, lalu dipekatkan. Kekuatan yang berperan pada perkolasi antara lain: gaya berat, kekentalan, daya larut, tegangan permukaan, difusi, osmosa, adesi, daya kapiler dan daya geseran.
9
Gambar 6. Alat perkolasi
b. Ekstraksi cara panas. Metode ini pastinya melibatkan panas dalam prosesnya. Dengan adanya panas secara otomatis akan mempercepat proses penyarian dibandingkan cara dingin. Metodenya adalah: i.
Metode refluks Refluks adalah ekstraksi dengan pelarut pada temperatur titik didihnya, selama waktu tertentu dan jumlah pelarut yang relatif konstan dengan adanya pendingin balik. Ekstraksi refluks digunakan untuk mengektraksi bahan-bahan yang tahan terhadap pemanasan Keuntungan dari metode ini adalah digunakan untuk mengekstraksi sampelsampel yang mempunyai tekstur kasar dan tahan pemanasan langsung.
Kerugiannya adalah membutuhkan volume total pelarut yang besar dan sejumlah manipulasi dari operator. Prinsip :
Penarikan komponen kimia yang dilakukan dengan cara sampel dimasukkan ke dalam labu alas bulat bersama-sama dengan cairan penyari lalu
dipanaskan,
uap-uap
cairan
penyari
terkondensasi pada kondensor bola menjadi molekul-molekul cairan penyari yang akan turun kembali menuju labu alas bulat, akan menyari kembali sampel yang berada pada labu
alas
bulat,
demikian
seterusnya Gambar 7. Alat refluks 10
berlangsung secara berkesinambungan sampai penyarian sempurna, penggantian pelarut dilakukan sebanyak 3 kali setiap 3-4 jam. Filtrat yang diperoleh dikumpulkan dan dipekatkan. ii.
Metode soxhletasi Soxhletasi merupakan penyarian simplisia secara berkesinambungan, cairan penyari dipanaskan sehingga menguap, uap cairan penyari terkondensasi menjadi molekul-molekul air oleh pendingin balik dan turun menyari simplisia dalam klongsong dan selanjutnya masuk kembali ke dalam labu alas bulat setelah melewati pipa sifon. Keuntungan metode ini adalah : 1. Dapat digunakan untuk sampel dengan tekstur yang lunak dan tidak tahan terhadap pemanasan secara langsung. 2. Digunakan pelarut yang lebih sedikit 3. Pemanasannya dapat diatur Kerugian dari metode ini : 1. Karena pelarut didaur ulang, ekstrak yang terkumpul pada wadah di sebelah
bawah
terus-menerus
dipanaskan
sehingga
dapat
menyebabkan reaksi peruraian oleh panas. 2. Jumlah total senyawa-senyawa yang diekstraksi akan melampaui kelarutannya dalam pelarut tertentu sehingga dapat mengendap dalam wadah dan membutuhkan volume pelarut yang lebih banyak untuk melarutkannya. 3. Bila dilakukan dalam skala besar, mungkin tidak cocok untuk menggunakan pelarut dengan titik didih yang terlalu tinggi, seperti metanol atau air, karena seluruh alat yang berada di bawah komdensor perlu berada pada temperatur ini untuk pergerakan uap pelarut yang efektif. Metode ini terbatas pada ekstraksi dengan pelarut murni atau campuran azeotropik dan tidak dapat digunakan untuk ekstraksi dengan campuran pelarut, misalnya heksan : diklorometana = 1 : 1, atau pelarut
11
yang diasamkan atau dibasakan, karena uapnya akan mempunyai komposisi yang berbeda dalam pelarut cair di dalam wadah. Prinsip : Penarikan komponen kimia yang dilakukan dengan cara serbuk simplisia ditempatkan dalam klonsong yang telah dilapisi kertas saring sedemikian rupa, cairan penyari dipanaskan dalam labu alas bulat sehingga menguap dan dikondensasikan oleh kondensor bola menjadi molekul-molekul cairan penyari yang jatuh ke dalam klonsong menyari zat aktif di dalam simplisia dan jika cairan penyari telah mencapai permukaan sifon, seluruh cairan akan turun kembali ke labu alas bulat melalui pipa kapiler hingga terjadi sirkulasi. Ekstraksi sempurna ditandai bila cairan di sifon tidak berwarna, tidak tampak noda jika di KLT, atau sirkulasi telah mencapai 20-25 kali. Ekstrak yang diperoleh dikumpulkan dan dipekatkan. iii.
Metode destilasi uap Destilasi uap adalah metode yang popular untuk ekstraksi minyakminyak menguap (esensial) dari sampel tanaman. Destilasi uap merupakan ekstraksi senyawa dengan kandungan yang mudah menguap (minyak atsiri) dari bahan (segar atau simplisia) dengan uap air berdasarkan peristiwa tekanan parsial. Digunakan pada campuran senyawa-senyawa yang memiliki titik didih mencapai 200 °C atau lebih. Dapat menguapkan senyawa-senyawa ini dengan suhu mendekati 100 °C dalam tekanan atmosfer dengan menggunakan uap atau air mendidih Metode destilasi uap air diperuntukkan untuk menyari simplisia yang mengandung minyak menguap atau mengandung komponen kimia yang mempunyai titik didih tinggi pada tekanan udara normal.Sifat yang fundamental dari distilasi uap adalah dapat mendistilasi campuran senyawa di bawah titik didih dari masing-masing senyawa campurannya. dapat digunakan untuk campuran yang tidak larut dalam air di semua temperatur, tapi dapat didistilasi dengan air. Campuran dipanaskan
12
melalui uap air yang dialirkan ke dalam campuran dan mungkin ditambah juga dengan pemanasan. Uap dari campuran akan naik ke atas menuju ke kondensor dan akhirnya masuk ke labu distilat. Prinsip : Penyarian minyak menguap dengan cara simplisia dan air ditempatkan dalam labu berbeda. Air dipanaskan dan akan menguap, uap air akan masuk ke dalam labu sampel sambil mengekstraksi minyak menguap yang terdapat dalam simplisia, uap air dan minyak menguap yang telah terekstraksi menuju kondensor dan akan terkondensasi, lalu akan melewati pipa alonga, campuran air dan minyak menguap akan masuk ke dalam corong pisah, dan akan memisah antara air dan minyak atsiri.
Gambar 8. Alat destilasi uap
(http://ffarmasi.unand.ac.id/RPKPS/Metoda_ekstraksi.pdf) 2.1.3
Faktor yang Perlu Dipertimbangkan dalam Ekstraksi
Faktor-faktor utama yang perlu dipertimbangkan dalam ekstraksi adalah : a. Selektivitas Selektivitas pelarut dalam melarutkan/mengambil komponen yang dikehendaki
dibandingkan
dengan
komponen
lainnya
merupakan
pertimbangan yang penting sebelum melakukan ekstraksi. Pelarut hanya
13
boleh melarutkan ekstrak yang diinginkan, bukan komponen-komponen lain dari bahan ekstraksi. Dalam praktek, terutama pada ekstraksi bahan-bahan alami, sering juga bahan lain (misalnya lemak, resin) ikut dibebaskan bersama-sama dengan ekstrak yang diinginkan. Dalam keadaan demikian larutan ekstrak tercemar yang diperoleh harus dibersihkan, misalnya diekstraksi lagi dengan menggunakan pelarut kedua. b. Kelarutan Pelarut sedapat mungkin memiliki kemampuan melarutkan ekstrak yang besar (kebutuhan pelarut lebih sedikit). c. Kemampuan tidak saling bercampur Pada ekstraksi cair-cair, pelarut tidak boleh (atau hanya secara terbatas) larut dalam bahan ekstraksi. d. Kerapatan Terutama pada ekstraksi cair-cair, sedapat mungkin terdapat perbedaan kerapatan yang besar antara pelarut dan bahan ekstraksi. Hal ini dimaksudkan agar
kedua
fase
dapat
dengan
mudah
dipisahkan
kembali
setelah
pencampuran (pemisahan dengan gaya berat). Bila beda kerapatannya kecil, seringkali pemisahan harus dilakukan dengan menggunakan gaya sentrifugal (misalnya dalam ekstraktor sentrifugal). e. Reaktivitas Pada umumnya pelarut tidak boleh menyebabkan perubahan secara kimia pada komponen-komponen bahan ekstraksi. Sebaliknya, dalam hal-hal tertentu diperlukan adanya reaksi kimia (misalnya pembentukan garam) untuk mendapatkan selektivitas yang tinggi. Seringkali ekstraksi juga disertai dengan reaksi kimia. Dalam hal ini bahan yang akan dipisahkan mutlak harus berada dalam bentuk larutan. f.
Titik didih Karena ekstrak dan pelarut biasanya harus dipisahkan dengan cara penguapan, destilasi atau rektifikasi, maka titik didih kedua bahan itu tidak boleh terlalu dekat, dan keduanya tidak membentuk azeotrop. Ditinjau dari segi ekonomi, akan menguntungkan jika pada proses ekstraksi titik didih
14
pelarut tidak terlalu tinggi (seperti juga halnya dengan panas penguapan yang rendah). (http://erwantoindonesia.wordpress.com/2012/06/29/makalah-ekstraksi/) Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi laju ekstraksi adalah: a) Tipe persiapan sampel; b) Waktu ekstraksi; c) Kuantitas pelarut; d) Suhu pelarut; e) Tipe pelarut
(http://ffarmasi.unand.ac.id/RPKPS/faktor_yg_mempengaruhi_ekstraksi.pdf ) Namun selain beberapa faktor di atas, masih ada beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam ekstraksi, khususnya ekstraksi cair-cair, yaitu: a. Polaritas senyawa dan pelarut organik Dalam ekstraksi cair-cair biasanya digunakan pelarut organik polar dan nonpolar, sesuai hukum like dissolve like karena senyawa yang bersifat polar hanya akan larut dalam pelarut yang bersifat polar, demikian sebaliknya sehingga dengan adanya perbedaan polaritas dari pelarut yang digunakan diharapkan terjadi distribusi senyawa dari zat terlarut ke dalam masingmasing pelarut yang sesuai dengan tingkat kepolarannya (terjadi pemisahan yang selektif) hingga mencapai kesetimbangan. b. Volatilitas atau tingkat penguapan senyawa (apabila senyawa yang akan diekstrak diketahui) Untuk menentukan pelarut dengan titik didih yang sesuai, dan mengatur suhu ekstraksi seandainya dilakukan proses pemanasan atau pemekatan sehingga dapat diantisipasi terjadinya penguapan berlebih atau rusaknya senyawa.
15
2.2 APLIKASI PRINSIP KERJA EKSTRAKSI
Salah satu proses yang paling mendasar dari industri parfum adalah ekstraksi minyak-lemak. Contohnya dalam ekstraksi minyak atsiri dari biji pala ( Myristica
fragrans).
Pertama-tama
yang
dilakukan
adalah
mengambil
kandungan minyak-lemak dari bijinya, baru kemudian dilakukan pemurnian untuk mendapatkan minyak esensial atsirinya saja. Tehnik ekstraksi lainnya misalnya menggunakan air untuk mengambil pigmen alami dari tumbuhan, seperti: daun, dll. Contoh: Ekstraksi pigmen biru dari daun tanaman Baphicacanthus cusia Brem dan Indigofera tintoria Linn (Tanaman asli negeri Gajah Thailand). Ekstraksi betasianin pada tanaman suku Amarantaceae dapat dilakukan dengan 2 tahap yaitu ekstraksi dengan menggunakan air kemudian dilanjutkan dengan menggunakan metanol 80%. Namun ekstraksi pewarna alami dengan metanol, diragukan aspek keamanan pangannya. Contoh aplikasi ekstraksi dengan metode perkolasi. Perkolasi Daun Kumis Kucing
Alat-alat yang digunakan: a) Tabung perkolator b) Corong pisah 250 ml c) Batang pengaduk d) Gelas ukur 50 ml e) Cawan penguapan f) Erlenmeyer 250 ml g) Gelas kimia 300 ml h) Sendok tanduk
Bahan-bahan yang diperlukan: a) Serbuk simplisia kumis kucing sebanyak 20 gram b) Cairan penyari etanol 50% sebanyak 150 ml
16
c) Glas wool secukupnya Cara kerja: 1. Buatlah cairan penyari etanol 50% sebanyak 150 ml dari etanol 70% dengan cara menghitung terlebih volume etanol 70% dan volume aquades yang harus dikonsentrasikan.
C etanol yang tersedia x V etanol yang dibutuhkan = C alkohol diinginkan x V alkohol diingikan 70 x V
etanol yang dibutuhkan =
50 x 150
V etanol yang dibutuhkan = 50 x 150 70 V etanol yang dibutuhkan = 107 ml V aquades yang ditambahkan = 150 ml – 107ml = 53 ml Dari hasil perhitungan diatas, yang harus lakukan untuk membuat etanol 50% sebanyak 50 ml adalah dengan cara mengkonsentrasikan atau mencapur sebanyak 107 ml etanol 70% dengan aquades sebanyak 53 ml dalam gelas kimia yang tersedia. 2. Timbang 20 gr serbuk simplisia kumis kucing dan masukkan ke dalam gelas kimia. 3. Serbuk bahan dibasahi dengan cairan penyari sebanyak 50 ml. 4. Tutup rapat dan diamkan selama 1 jam. 5. Ditempatkan pada bejana silinder. Bagian bawah bejana diberi sekat berpori untuk menahan serbuk. Cairan penyari dialirkan dari atas kebawah melalui serbuk tersebut. Cairan penyari akan melarutkan zat aktif dalam sel-sel yang dilalui sampai keadaan jenuh. (http://ffarmasi.unand.ac.id/RPKPS/Metoda_ekstraksi.pdf)
17
Contoh aplikasi ekstraksi dengan metode soxhletasi Penentuan Kandungan Flavonoid dari Ekstrak Metanol Daging Buah Mahkota Dewa (Phaleri a macrocar pa Scheff Boer l )
Flavonoid merupakan senyawa metabolit sekunder yang terdapat pada tanaman hijau, kecuali alga. Menurut Markham (1988), flovonoid tersusun dari dua cincin aromatis yang dapat atau tidak dapat membentuk cincin ketiga dengan susunan C6-C3-C6. Struktur flavonoid dapat ditunjukkan pada gambar berikut.
Flavonoid merupakan termasuk senyawa fenolik alam yang potensial sebagai antioksidan dan mempunyai bioaktifitas sebagai obat. Salah satu tanaman yang mengandung flavonoid adalah mahkota dewa ( Phaleria macrocarpa Boerl ). Senyawa ini ditemukan pada batang, daun, bunga, dan buah. Produk utama yang dihasilkan dari tanaman ini adalah buah mahkota dewa. Bahan-bahan yang diperlukan : 1. n-heksana, 2. n-butanol, 3. asam asetat, 4. metanol, 5. amoniak, 6. standar rutin dari produk E.Merck 7. akuades, 8. kertas saring, 9. sampel : buah mahkota dewa
18
Alat-alat yang digunakan : 1. pisau antikarat, 2. loyang, 3. oven, 4. neraca analitik, 5. blender, 6. seperangkat soxhlet, 7. kromatografi lapis tipis (KLT) kresgel 60 F 254 E. Merck, 8. Chamber KLT, 9. Lampu UV 254 nm dan 366 nm, 10. Spektrofotometer UV-Vis Hitachi seri U-2800, serta 11. peralatan gelas laboratorium Tahap penelitian : 1. Ekstraksi daging buah mahkota dewa menggunakan pelarut metanol
Sampel dihaluskan dengan menggunakan blender.
Dikemas dengan menggunakan kertas saring sedemikian rupa sehingga ukurannya sesuai dengan kapasitas ekstraktor.
Ekstraksi dilakukan dengan menggunakan soxhlet melalui 2 tahap. Tahap pertama dengan pelarut n-heksana selama 5-7 jam untuk menghilangkan komponen yang bersifat non polar.
Residu didiamkan selama 1 malam dalam keadaan terendam nheksana.
Fraksi n-heksana diambil dan residu diekstraksi dengan metanol selama 5-7 jam.
Residu didiamkan selama 1 malam dalam keadaan terendam dalam metanol.
Penelitian difokuskan pada ekstrak metanol dan fraksi yang diperoleh kemudian difraksinasi dengan kromatografi lapis tipis.
2. Fraksinasi ekstrak metanol menggunakan Kromatografi Lapis Tipis
19
Fraksinasi dilakukan untuk mendapatkan isolat (ekstrak) murni flavonoid dari ekstrak metanol daging buah mahkota dewa. Pada tahapan ini dilakukan optimasi eluen yang akan digunakan untuk mendapatkan isolat murni dengan menggunakan plat KLT kresgel G 60 F 254 (Carollo, 2006; Urzua, 2004) 3x10 cm. Eluen yang digunakan adalah fase atas n-butanol : asam asetat : air, 9 : 2 : 6 (v/v) atau BAA (Rohyami, 2007). Elusi dilakukan setelah chamber KLT penuh dengan uap eluen, didiamkan sekitar 5 – 10 menit. Untuk mendeteksi bercak dilakukan dengan menggunakan lampu UV pada panjang gelombang 254 nm dan 366 nm. Bercak ditandai dengan menggunakan pensil.
Pembuktian
kemurnian
isolat
flavonoid
dilakukan
dengan
kromatografi lapis tipis dua dimensi. Elusi dilakukan pada plat KLT 6x6 cm. Ekstrak kloroform ditotolkan 1 cm dari tepi bawah kanan. Eluen yang digunakan pada pengembangan pertama adalah eluen terbaik yang telah diperoleh dari hasil identifikasi pendahuluan. Pengembangan kedua menggunakan pelarut asam asetat 15%. Posisi plat yang dielusi adalah posisi 90o dari kondisi mula-mula.
Jika sudah diperoleh isolat murni pada tahapan di atas, kemudian dilakukan fraksinasi dengan KLT preparatif. Deteksi dilakukan dengan menggunakan lampu UV 366 nm. Bercak yang berupa pita diberi tanda dengan pensil. Setiap bercak yang diperoleh dikerok dan dilarutkan dalam metanol.
3. Penentuan kandungan flavonoid dalam ekstrak metanol daging buah mahkota dewa menggunakan Spektrofotometer UV-Vis
Analisis dilakukan dengan tahapan pembuatan larutan standar, yakni dengan menggunakan larutan standar flavonoid rutin, optimasi panjang gelombang, penentuan absorbansi isolat murni senyawa flavonoid, dan kalibrasi hasil pengukuran dengan standar yang sudah dibuat. Larutan standar yang digunakan adalah senyawa flavonoid rutin dengan konsentrasi 0, 10, 20, 30, 40, dan 50 mg.L-1 masing-
20
masing dibuat 25 mL dalam pelarut metanol dari larutan standar induk 1000 mg.L -1.
Mula-mula ditimbang 1000 g senyawa rutin kemudian dimasukkan dalam gelas piala 100 mL dan dilarutkan dengan sekitar 50 mL metanol
dan
diaduk
hingga
homogen.
Larutan
kemudian
dipindahkan ke dalam labu takar 1000 mL dan ditambahkan metanol sampai tanda dan digojog hingga homogen. Larutan standar induk kemudian diencerkan menjadi 100 mg.L -1 dengan dipipet dengan teliti sebanyak 10 mL larutan kemudian diencerkan dengan labu takar 100 mL dengan metanol sampai tanda batas. Larutan standar 10, 20, 30, 40, dan 50 mg.L -1 dibuat dengan dipipet dengan teliti 2,5; 5,0; 7,5; 10,0; dan 12,5 mL larutan standar 100 mg.L -1 masingmasing diencerkan dengan pelarut metanol dalam labu takar 25 mL sampai tanda dan digojog hingga homogen. Blanko yang digunakan adalah metanol murni.
Optimasi panjang gelombang dilakukan untuk menentukan panjang gelombang maksimum yang akan digunakan dalam pengukuran menggunakan spektrofotometer UV-Vis dengan menggunakan salah satu larutan standar rutin. Langkah selanjutnya adalah penentuan absorbansi larutan standar pada panjang gelombang maksimum dilanjutkan dengan penentuan absorbansi sampel.
Absorbansi fraksi flavonoid dikalibrasikan dengan kurva konsentrasi standar versus absorbansi standar dengan persamaan regresi linear. Hasil yang diperoleh diperhitungkan dengan faktor pengenceran sehingga diperoleh konsentrasi flavonoid yang terdapat dalam ekstrak metanol daging buah mahkota dewa.
Hasil dan Pembahasan 1. Preparasi Sampel Identifikasi flavonoid dilakukan pada daging buah mahkota dewa. Bagian kulit, cangkang, dan biji dipisahkan dari dagingnya. Bagian kulit dipisahkan
21
dengan cara dikupas dengan pisau anti karat yang steril. Buah dibelah agar bagian cangkang dan bijinya mudah dipisahkan. Bagian daging dipotong kecil-kecil untuk mempercepat proses pengeringan dan mempermudah penggilingan. Daging buah mahkota dewa yang telah diiris dikeringkan sampai diperoleh perbandingan segar dengan bahan kering sebaiknya 10:3. Massa rata-rata dari 1400 g sampel buah segar diperoleh sampel kering sebanyak 460 g. Pengeringan dimaksudkan untuk mengurangi kadar air, menghentikan reaksi enzimatis, dan mencegah tumbuhnya jamur atau cendawan sehingga dapat disimpan lebih lama dan tidak mudah rusak sehingga komposisi kimianya tidak mengalami perubahan. Bahan kering yang diperoleh digiling dengan blender sehingga diperoleh serat halus daging buah mahkota dewa. Ukuran bahan yang akan diekstrak dapat mempengaruhi
efisiensi
ekstraksi.
Ukuran
bahan
yang
terlalu
besar
mengakibatkan kontak antara komponen yang akan dipisahkan lebih kecil. Jika ukuran bahan lebih kecil, maka pelarut lebih mudah berinteraksi dengan komponen yang akan dipisahkan. 2. Ekstraksi soxhlet Senyawa flavonoid yang terdapat dalam buah mahkota dewa dipisahkan dengan metode ekstraksi soxhlet. Masing-masing sebanyak 20 g sampel daging buah mahkota dewa dibungkus rapat dengan kertas saring dan dimasukkan ke dalam soxhlet. Pelarut dimasukkan ke dalam labu alas bulat melalui bagian atas soxhlet agar terjadi kontak antara bahan yang akan diekstrak. Ekstraksi dilakukan menggunakan penangas air untuk menjaga agar tidak terjadi kelebihan temperatur selama pemanasan. Ekstraksi dilakukan selama 5 jam, sehingga perlu dihindari terjadinya bumping. Sebelum pelarut dimasukkan, 3 butir batu didih dimasukkan ke dalam labu alas bulat. Selain untuk mencegah terjadinya bumping, batu didih dapat berfungsi untuk meratakan panas. Adanya pemanasan, pelarut akan mencapai titik didihnya. Pada saat pelarut mendidih, terjadi kesetimbangan antara fasa uap dengan fasa cair dalam labu alas bulat. Fasa uap keluar melalui pipa menuju ke pendingin dan akhirnya mengembun. Embun menetes pada soxhlet mengenai serbuk daging buah ma hkota
22
dewa. Pelarut ditampung dalam soxhlet untuk sementara waktu sampai tingginya mencapai tinggi pipa kapiler. Selama ditampung di dalam soxhlet terjadi kontak yang lebih lama antara bahan yang diekstrak dengan pelarut sehingga pemisahan lebih optimal. Setelah tingginya sama dengan tinggi pipa kapiler, pelarut yang telah membawa komponen yang akan dipisahkan kembali ke labu alas bulat. Pelarut akan mendidih kembali dan menguap menuju kondensor. Komponen yang dipisahkan tetap berada dalam labu alas bulat. Proses ini berlangsung secara terus-menerus sampai komponen yang akan dipisahkan dapat larut dalam pelarut. Ekstraksi dilakukan dua langkah, yaitu ekstraksi menggunakan pelarut nheksana dan ekstraksi menggunakan pelarut metanol 80%. Ekstraksi yang dilakukan
dengan
menggunakan
pelarut
n-heksana
dimaksudkan
untuk
memisahkan senyawa-senyawa non polar yang terdapat dalam daging buah mahkota dewa. Pelarut ini termasuk pelarut non polar, sehingga dapat melarutkan senyawa-senyawa non polar yang terdapat di dalamnya. Pelarut n-heksana yang digunakan untuk memisahkan senyawa non polar sebanyak 250 mL. Ekstraksi berlangsung terus-menerus sampai fraksi nheksana menjadi tidak berwarna. Ekstraksi berlangsung selama 5 jam. Agar pemisahan lebih optimal, ekstrak didiamkan selama satu malam. Pemanasan dihentikan ketika soxhlet mendekati penuh, sehingga pada saat didiamkan selama 1 malam residu dalam keadaan terendam n-heksana. Senyawa flavonoid dipisahkan dengan pelarut metanol. Residu yang telah terbebas dari senyawa non polar diekstrak dengan 250 mL metanol. Ekstraksi dilakukan sampai metanol yang berada dalam soxhlet menjadi tidak berwarna. Proses ini berlangsung selama 5 jam. Untuk mendapatkan flavonoid yang optimal, ekstrak didiamkan selama 1 malam pada saat bahan yang diekstrak terendam metanol. Hasil pengamatan ekstraksi dengan n-heksana dan metanol dapat ditunjukkan pada tabel 1.
23
Ekstrak n-heksana pada sampel buah masak yang diperoleh berwarna kuning tua sedangkan pada sampel buah mentah berwarna hijau. Ekstrak ini mengandung senyawa-senyawa nonpolar yang terdapat dalam daging buah mahkota dewa. Buah yang masih mentah mengandung lebih banyak klorofil sehingga ekstraknya berwarna hijau, begitu pula pada ekstrak metanolnya. Ekstrak metanol pada sampel masak dan mentag inilah yang selanjutnya akan diidentifikasi adanya senyawa flavonoid yang diduga merupakan senyawa yang berperan sebagai antioksidan.
Di lanj utkan dengan tahap KL T
24
BAB III PENUTUP 1.1 KESIMPULAN
Ekstraksi merupakan proses pemisahan suatu komponen dari suatu campuran berdasarkan proses distribusi terhadap dua macam pelarut yang tidak saling bercampur.
Tujuan ekstraksi adalah memisahkan atau mengeluarkan komponen dari campuran.
Jenis dan metode ekstraksi antara lain : o
Berdasarkan wujud bahannya : ekstraksi padat-cair ; ekstraksi cair-cair
o
Berdasarkan suhunya : Ekstraksi cara dingan (metode maserasi; perkolasi) ; ekstraksi cara panas (metode refluks; soxhletasi; digenti; infus dan dekok; secara penyulingan; destilasi uap)
Faktor yang perlu dipertimbangkan dalam ekstraksi : o
Selektivitas
o
Kerapatan
o
Kelarutan
o
Reaktivitas
o
Kemampuan tidak saling
o
Titik didih
campur
Contoh aplikasi ekstraksi dalam kehidupan sehari-hari diantaranya ekstraksi minyak lemak pada industri parfum, ekstraksi pada minyak atsiri, dan tehnik ekstraksi menggunakan air untuk mengambil pigmen alami dari tumbuhan
1.2 SARAN
Penerapan dari prinsip kerja ekstraksi terkadang terkesan rumit, namun sebenarnya ekstraksi dapat dilakukan dengan cara yang sederhana seperti dengan menggunakan corong pisah. Dengan demikian teknik ekstraksi dapat dipelajari oleh siapapun, asalkan mau belajar. Sehingga dengan mahirnya dalam pengerjaan teknik ekstrasi tersebut, kita dapat mengaplikasikannya dalam kehidupan seharihari.
25
DAFTAR PUSTAKA
Anonim.
2012.
Ekstraksi
Pelarut
(online).
http://tugasfarmasiqu.blogspot.com/2012/05/ekstraksi-pelarut.html Diakses pada 2 Maret 2014 Anonim.
Tanpa
tahun. Faktor
yang
Mempengaruhi
Ekstraksi
(online).
http://ffarmasi.unand.ac.id/RPKPS/faktor_yg_mempengaruhi_ekstraksi.pd f. Diakses pada 2 Maret 2014 Anonim.
2012.
Makalah
Ekstraksi
(online).
http://erwantoindonesia.wordpress.com/2012/06/29/makalah-ekstraksi/ Diakses pada 2 Maret 2014 Anonim.
Tanpa
tahun.
Metoda
Ekstraksi
(online).
http://ffarmasi.unand.ac.id/RPKPS/Metoda_ekstraksi.pdf. Diakses pada 2 Maret 2014 Anonim.
Tanpa
tahun.
Modul
2.06
Ekstraksi
Padat
Cair
(online).
http://akademik.che.itb.ac.id/labtek/wp-content/uploads/2012/05/epcekstraksi-padat-cair.pdf Diakses pada 2 Maret 2014 Atmojo, Sousilo Tri. 2011. Ekstraksi (Pengertian, Prinsip Kerja, Jenis-jenis Ekstraksi)
(online).
http://chemistry35.blogspot.com/2011/04/ekstraksi-
pengertian-prinsip-kerja.html Diakses pada 2 Maret 2014
26
