BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1.Tanaman Pinus (Pinus merkusii Jungh. et deVries) Pinus merkusii Jungh. et deVries merupakan satu-satunya jenis pinus yang tumbuh di Indonesia salah satunya tumbuh di Sumatera Utara dan sebaran alaminya sampai di Asia Tenggara antara lain Laos, Kamboja, Thailand, Vietnam, dan diFlipina.Pinus merkusii Jungh.et deVries termasuk suku Pinacea nama daerah Pinus (Jawa), tusam (Sumatera) (Siregar, 2005). Pohon pinus tersebut pertama kali ditemukan di daerah Sipirok, Tapanuli Selatan Sumatera Utara seorang ahli botani dari Jerman oleh Dr.F.R.Junghuhn pada tahun 1841.Tumbuhan ini tergolong jenis cepat tumbuh dan tidak membutuhkan persyaratan yang khusus (Harahap, 2000). Deskripsi botani pinus pada umumya batang berkayu, bulat, keras, bercabang horizontal, kulit retak-retak seperti saluran dan berwarna cokelat, daunya majemuk dan bentuk jarum (Agusta,2000) memiliki buah dengan perisai ujung berbentuk jajaran genjang, akhirnya merenggang, (Steenis and Van, 2003) tinggi kisaran 20-40 m dan diameter 30-60 cm (Hidayat dan Hansen, 2001).

Gambar 2.1.Tanaman Pinus merkusii

Universitas Sumatera Utara

Sistematika klasifikasi tanaman pinus adalah sebagai berikut: Kingdom

: Plantae

Divisio

: Spermatophyta

Class

: Pinopsida

Ordo

: Pinales

Famili

: Pinaceae

Genus

: Pinus

Spesies

: Pinus merkusii Jungh. et deVries

Nama lokal

: Pinus

Pinus merkusii dapat tumbuh di tanah kurang subur, tanah berpasir, dan tanah berbatu, dengan curah hujan tipe A-C pada ketinggian 200-1.700 m diatas permukaan laut.Di hutan alam masih banyak ditemukan pohon besar berukuran tinggi 70 m dengan diameter 170 cm (Harahap dan Izudin, 2002).

2.1.1. Manfaat Pinus Pinus merkusii Jungh.et deVries atau sering disebut dengan tusam salah satunya jenis pohon industri yang mempunyai produk tinggi dan merupakan prioritas jenis tanaman untuk reboisasi dapat menghasilkan daun 12,56-16,65 ton/hektar (Komarayati et all2002). Pinus termasuk dalam jenis pohon serba guna yang terus-menerus dikembangkan dan diperluas masa penanamanya masa mendatang untuk penghasil kayu produksi, getah dan konservasi lahan (Dahlian dan Hartoyo,1997). Kayunya dapat dimanfaatkan menjadi bahan konstruksi, korek api, pulp, kertas serat panjang. Bagian batangnya dapat disadap untuk mengambil getahnya dan diproses lebih lanjut dengan penyulingan menghasilkan gondorukem sebagai komponen utama dan terpentin sebagai hasil samping. Gondorukem telah banyak diperdagangkan untuk keperluan dalam negeri dan ekspor (Sastrohamidjojo, 2004) yang dapat digunakan sebagai bahan membuat sabun, resin dan cat ( Dahlian dan Hartoyo, 1997) sementara terpentin yang dihasilkan berupa bagian minyak atsiri yang dapat digunakan dalam bidang farmasi ataupun industri, bidang farmasi minyak terpentin dari pinus memiliki komponen utama α-pinen yang bersifat sebagai anti jamur, antiseptik/antibakteri, serta potensi untuk mengurut otot dan persendian yang mengalami depresi (Sutiya,2006).


Berdasarkan penelitian Erindyah, 2003, daun pinus juga sudah terbukti mempunyai efek antibakteri terhadap Staphylococcus aureus dan Escherichia coli.

2.1.2. Minyak Atsiri Pinus Minyak terpentin yang diperoleh dari tanaman-tanaman bermarga pinus famili Pinaceae yang terbagi dalam 80-90 jenis (spesies) (Gunawan dkk,2004) yang sering disebut dengan spirits of turpentine berupa cairan yang mudah menguap, berasal dari penyulingan getah pinus.Minyak terpentin secara garis besar dibagi menjadi dua jenis, yaitu yang dihasilkan dari getah pinus dan yang dihasilkan dari kayu pohon pinus. Secara umum minyak terpentin dapat diperoleh dengan 4 cara yaitu: 1. Destilasi getah pinus yang diperoleh dengan menyadap pohon pinus yang masih hidup (terpentin dari getah). 2. Ekstraksi dari potong-potongan/irisan ujung batang pohon pinus yang tua, dilanjutkan dengan destilasi (terpentin kayu hasil destilasi uap dan ekstraksi) 3. Destilasi destruksi, yaitu destilasi terhadap potongan kayu pinus yang berumur tua (terpentin hasil destilasi destruksi) 4. Proses sulfat, yaitu permasalahan bubur kayu pinus yang masih berumur muda (terpentin kayu hasil proses sulfat) (Sastrohamidjojo,2004). Berdasarkan data lembaga Penelitian Hasil Hutan (LPHH) Bogor melalui proses penyulingan, minyak terpentin Pinus merkusii Jungh.et deVries dapat menghasilkan 70-85% terpentin komponen utama menghasilkan α-pinen, dan sisanya terdiri dari β-pinen, Δ-karen dan δ-longifolen (Silitonga, 1976). Terpentin ini berupa cairan tidak berwarna dengan bau khas dan rasa menggigit, dapat larut dalam alkohol, eter, kloroform dan asam asetat glasial.Terpentin bersifat opstis aktif dengan pemutaran bidang polarisasi bervariasi, tergantung dari spesies pohon yang menghasilkanya jika di udara terbuka terpentin cenderung teroksidasi membentuk komplek resin yang berwarna lebih gelap (Gunawan dkk, 2004). 2.2. Sumber-sumber Minyak Atsiri Minyak atsiri merupakan salah satu hasil akhir proses metabolisme sekunder dalam tumbuhan. Tumbuhan penghasil minyak atsiri antara lain Pinaceae, Labiatae, Compsitae,

Lauranceae,

Myrataceae,

Rutaceae,

Piperaceae,

Zingeberaceae,


Umbelliferae, Gramineae. Minyak atsiri terdapat pada setiap bagian tumbuhan yaitu di daun, bunga, buah, biji, batang, kulit, akar, dan rhizome (Ketaren, 1985). Minyak atsiri yang banyak digunakan dalam industri tertera dalam Tabel 2.1.

Tabel 2.1. Sumber-sumber Minyak Atsiri (Agusta, 2000) Tumbuhan

Bagian

Minyak

Kandungan Nama

(%komposisi) Senyawa

Acorus calamus

rimpang

β-Asaron Kalamenena Kalamol α-Asarona

Allium sativa

umbi

Dialil disulfide Dialil trisulfida Metil alil trisulfida Metil alil disulfide

Avocado` gratissima

daun

Metil kanivol

Citrus limon

kulit buah segar

0,1-3

Limonen, β-Pinen, γ-Terpinen, Sitral

Elettaria cardamomun

buah

3-7

α-Terpinil, Linalool, Sineol

Zingiber officinale

rimpang kering

1,5-3

Zingiberena β- Seskuifelandrena β- Felandrena β- Bisabolone

Myristica fragrans

biji

5-16

Sabinena, α-Pinena β-pinena, Terpinena, Miristisin, Elemisin

Eugenia aromatic

bunga

15-20

Eugenol, Eugenial β-Kariofilena, Asetat

Lilicium verum

buah

5-8

Anetol, Esdragol

Asetat


2.3. Komposisi Kimia Minyak Atsiri Pada umumnya komponen kimia dalam minyak atsiri dibagi menjadi dua golongan yaitu: 1. Golongan Hidrokarbon Persenyawaan yang termasuk golongan hidrokarbon terbentuk dari unsur Hidrogen (H) dan Karbon (C). Jenis hidrokarbon yang terdapat dalam alam dan minyak atsiri sebagian besar terdiri dari monoterpen (2 unit isoprene), sesquiterpen (3 unit isoprene), dan diterpen (4 unit isoprene) dan politerpen, serta paraffin, olefin dan hidrokarbon aromatik. Komponen kimia golongan hidrokarbon yang dominan menentukan bau dan sifat khas setiap jenis minyak.Sebagai contoh minyak terpentin yang mengandung monoterpen disebut pinene dan minyak jeruk mengandung 90% limonene. 2. Oxygenated hydrocarbon Komponen kimia dari golongan persenyawaan ini terbentuk dari unsur Karbon (C), Hidrokarbon (H), dan Oksigen (O).Persenyawaan yang termasuk dalam golongan ini adalah senyawa alkohol, aldehid, keton, oksida, ester, dan eter.Ikatan atom karbon yang terdapat dalam molekulnya dapat terdiri dari ikatan jenuh dan ikatan tidak jenuh. Persenyawaan yang mengandung ikatan tidak jenuh umumnya tersusun dari terpen. Komponen lainya terdiri dari persenyawaan fenol, asam organik yang terikat dalam bentuk ester misalnya lakton, coumarin dan turunan furan misalnya quinonen. Golongan persenyawaan oxygenated hydrocarbon merupakan persenyawaan menyebabkan bau wangi dalam minyak atsiri, sedangkan golongan hidrokarbon berpengaruh kecil terhadap nilai wangi minyak atsiri. Persenyawaan oxygenated hydrocarbon mempunyai nilai larutan yang tinggi dalam alkohol encer (kecuali beberapa senyawa golongan aldehid), serta lebih tahan dan stabil terhadap proses oksidasi dan resinifikasi. Sebaliknya golongan persenyawaan hidrokorban lebih mudah mengalami proses oksidasi dan resinifikasi di bawah pengaruh cahaya dan udara atau pada kondisi penyimpanan yang kurang baik, sehingga dapat merusak bau dan menurunkan nilai kelarutan minyak dalam alkohol (Ketaren, 1985).


2.3.1. Biosintesa Minyak Atsiri Berdasarkan proses biosintesisnya atau pembentukan komponen minyak atsiri di dalam tumbuhan, minyak atsiri dapat dibedakan menjadi dua golongan. Golongan pertama adalah turunan terpena yang terbentuk dari asam asetat melalui jalur biosintesis asam mevalonat. Golongan kedua adalah senyawa aromatik yang terbentuk dari biosintesis asam sikimat melalui jalur fenil propanoid (Agusta, 2000). Mekanisme dari tahap-tahap reaksi biosintesis terpenoid yaitu asam asetat yang telah diaktifkan oleh koenzim A melalui kondensasi jenis Claisen menghasilkan asam asetoasetat. Senyawa yang dihasilkan ini dengan koenzim A melakukan kondensasi sejenis aldol menghasilkan rantai karbon bercabang sebagaimana ditemukan pada asam mevalonat. Reaksi-reaksi berikutnya ialah fosforilasi, eliminasi asam fosfat dan dekarboksilasi menghasilkan IPP (Isopentenil Pirofosfat) yang selanjutnya berisomerisasi menjadi DMAPP (Dimetilalil Pirofosfat) oleh enzim isomerase. IPP sebagai unit isoprene aktif bergabung secara kepala ke ekor dengan DMAPP dan penggabungan ini merupakan langkah

pertama

dari

polimerisasi

isopren

untuk

menghasilkan

terpenoid.

Penggabungan ini terjadi karena serangan elektron dari ikatan rangkap IPP terhadap atom karbon dari DMAPP yang kekurangan elektron diikuti oleh penyingkiran ion pirofosfat. Serangan ini menghasilkan geranil pirofosfat (GPP) yakni senyawa antara bagi semua senyawa monoterpen. Sintesa terpenoid sangat sederhana sifatnya. Ditinjau dari segi teori reaksi organik sintesa ini hanya menggunakan beberapa jenis reaksi dasar. Reaksi-reaksi selanjutnya dari senyawa antara GPP, FPP, dan GGPP untuk menghasilkan senyawasenyawa terpenoid satu per satu hanya melibatkan beberapa jenis reaksi sekunder pula. Reaksi –reaksi sekunder ini lazimnya adalah hidrolisa, siklisasi, oksidasi, reduksi, dan reaksi-reaksi spontan yang dapat berlangsung dengan mudah dalam suasana netral dan pada suhu kamar, seperti isomerisasi, dehidrasi, dekarboksilasi, dan sebagainya.Berikut ini adalah gambar biosintesa terpenoid dapat dilihat pada gambar 2.2.


O

CH3

O SCoA + CH3

C

CH3

SCoA

C

H3 C

O CH2 C

C

CH2 C

O

CH3

CH2

C

C

SCoA

C

SCoA

Asetosetil koenzim A

Asetil Koenzim A

OH

O

O

OH

O

CCH2

C

Fosforilasi

H SCoA

CH3

.

OPP OH

CH3

CH2

C

CH2 CH2 OH

SCoA

O

CH2

Asam mevalonat

CH2

O

C O OPP

-OPP -CO2

CH3

C

CH

CH2

OPP

CH3

Dimetilalil pirofosfat (DMAPP)

CH3

C

H C

CH2

H

CH2

OPP

Isopentenil pirofosfat (IPP)


OPP

+ H

OPP

IPP

DMAPP

Monoterpen

OPP Geranil pirofosfat

OPP

H Seskuiterpen

OPP

2X

Farnesil pirofosfat

Triterpen OPP

H Diterpen

OPP Geranil-geranil pirofosfat

2x tetraterpen

Gambar 2.2. Biosintesisa Terpenoid (Achmad, 1986)

Untuk menjelaskan hal diatas dapat diambil beberapa contoh monoterpen. Dari segi biogenetik, perubahan geraniol, nerol, dan linalool dari satu menjadi yang lain berlangsung sebagai akibat reaksi isomerisasi. Ketiga alkohol ini, yang berasal dari hidrolisa geranil pirofosfat (GPP) dapat menjalani reaksi-reaksi sekunder berikut, misalnya dehidrasi menghasilkan mirsena, oksidasi menjadi sitral dan oksidasi reduksi menghasilkan sitronelal. Berikut ini contoh perubahan senyawa monoterpen dapat dilihat pada gambar 2.3.


CH2OH

Geraniol (trans)

-H 2 o

OH Mirsen H

,

O

CHO

Linalool O Sitronelal

CH2OH

CHO

Sitral

Nerol (cis)

Gambar 2.3. Perubahan Senyawa Monoterpen (Achmad, 1986).

Senyawa-senyawa seskuiterpen diturunkan dari cis-farsenil pirofosfat dan trans-farsenil pirofosfat melalui reaksi siklisasi dan reaksi sekunder lainnya. Kedua isomer farsenil pirofosfat ini dihasilkan in vivo melalui mekanisme yang sama seperti isomerisasi antara geraniol dan nerol.Perubahan farsenil pirofosfat menjadi sekuiterpen dapat dilihat pada gambar 2.4.


OH

+

Farnesol

CH2

-H+ +

OPP

Humulen

Trans-Farnesil pirofosfat

+

CH2

OPP

+

-H+ cis-Farnesil pirofosfat

Bisabolen

Gambar 2.4. Reaksi Biogenetik Beberapa Seskuiterpena (Achmad, 1987)

2.3.2. Cara isolasi Minyak Atsiri Pada umumnya cara isolasi minyak atsiri adalah uap menembus jaringan tanaman dan menguapkan semua senyawa yang mudah menguap yang disebut destilasi uap.Bahan yang mengandung minyak atsiri dapat diperoleh dengan metode penyulingan (Guenther, 1987). Ada tiga metode penyulingan yang digunakan dalam industri minyak atsiri, yaitu: 1. Penyulingan dengan air (hydrodistillation) Pada sistim penyulingan dengan air, bahan yang akan disuling langsung kontak dengan air mendidih. Keuntungan dari penggunaan sistim ini adalah digunakan untuk menyuling bahan yang berbentuk tepung dan bunga-bungan yang mudah membetuk gumpalan jika kena panas.Prosesnya cukup sederhana, sistim penyulingan ini memiliki keuntungan dapat mengesktraksi minyak dari bahan yang berbentuk


bubur.Kelemahanya adalah penyulingan minyak ini tidak sempurna (Sastrohamidjojo, 2004). 2. Penyulingan dengan air dan uap (hydro and steam distillation) Pada sistim penyulingan ini, bahan yang diletakkan di atas piring yang berupa ayakan yang terletak beberapa sentimeter di atas permukaan air dalam ketel penyulingan.Keuntungan sistim penyulingan ini adalah karena uap berenetrasi secara merata ke dalam jaringan bahan dan suhu dapat dipertahankan sampai 100 0C. 3. Penyulingan dengan uap langsung (steam distillation) Sistem yang menggunakan uap panas yang terdapat dalam boiler yang letaknya terpisah dari ketel penyulingan.Uap yang dihasilkan mempunyai tekanan lebih tinggi dari tekanan udara luar. Sistim penyulingan ini baik digunakan untuk mengekstraksi minyak dari biji-bijian, akar dan kayu- kayuan yang umumnya mengandung komponen minyak yang bertitik didih tinggi dan baik digunakan terhadap bahan yang mengandung minyak atsiri yang mudah rusak oleh pemanasan air (Ketaren, 1985).

2.3.3. Penggunaan Minyak Atsiri Penggunaan minyak atsiri dan bahan kimia volatil untuk pengobatan, kosmetik serta wewangi-wangian telah dikenal dalam masyarakat sejak jaman purba. Dan kini ada kecenderungan untuk kembali ke penggunaan bahan- bahan alam, antara lain karena minyak atsiri dapat larut dalam lemak yang terdapatpada kulit, dapat diabsorpsi ke dalam aliran darah, dan mempunyai kompabilitas dengan lingkungan (dapat mengalami bidegradasi dan merupakan bagian dari kesetimbangan ekosistem selama ribuan tahun) (Rojat, dkk, 1996). Minyak atsiri merupakan sumber dari aroma kimia alami yang dapat digunakan sebagai komponen flavor dan fragrance alami dan sebagai sumber yang penting dari struktur stereospesifik enansiomer murni yang biosintesisnya lebih murah dibandingkan dengan proses sintesis (Lawrence dan Reynold, 1992). Minyak atsiri digunakan sebagai bahan baku dalam industri, misalnya industri parfum, kosmetik, “essence”, industri farmasi dan “flavoring agent”. Dalam pembuatan parfum dan wangi-wangian, minyak atsiri tersebut berfungsi sebagai pengikat bau (fixative) dalam parfum, misalnya minyak nilam, minyak akar wangi dan minyak cendana. Minyak


atsiri yang berasal dari rempah rempah, misalnya minyak lada, minyak kayu manis, minyak jahe, minyak cengkeh, minyak ketumbar, umumnya digunakan sebagai bahan penyedap (flavoring agent) dalam bahan pangan dan minuman (Ketaren, 1985). Minyak atsiri ini selain memberikan aroma wangi yang menyenangkan juga dapat membantu pencernaan denga merangsang sistem saraf sekresi, sehingga akan meningkatkan sekresi getah labung yang mengandung enzim hanya oleh stimulus aroma dan rasa bahan pangan dan lambung menjadi basah. Beberapa jenis minyak atsiri digunakan sebagai bahan antiseptik internal atau eksternal, bahan analgesik, haelitik atau sebagai antizimatik sebagai sedatif dan simultan untuk obat sakit perut.Minyak atsiri mempunyai sifat membius, merangsang atau memuakkan (Guenther, 1987).

2.4. Senyawa Terpen Senyawa terpen merupakan suatu golongan hidrokarbon yang banyak dihasilkan oleh tumbuhan dan terutama terkandung pada getah dan vakuola selnya.Pada tumbuhan, senyawa-senyawa golongan terpen dan modifikasinya, terpenoid, merupakan metabolit sekunder.Terpen dan terpenoid dihasilkan pula oleh sejumlah hewan, terutama serangga beberapa hewan laut.Di samping sebagai metabolit sekunder,terpen merupakan kerangka penyusun sejumlah senyawa penting bagi mahluk hidup.Sebagai contoh, senyawa- senyawa terpenoid adalah skualena, suatu triterpen, juga karoten dan retinol. Nama “ terpen” (terpene) diambil dari produk getah tusam, terpentin (turpentine). Terpen dan terpenoid menyusun banyak minyak atsiri yang dihasilkan oleh tumbuhan.Kandungan minyak atsiri mempengaruhi penggunaan produk rempahrempah, baik sebagai bumbu, sebagai wewangian, serta sebagai bahan pengobatan, kesehatan, dan penyerta upacara-upacara ritual. Nama-nama umum senyawa golongan ini sering kali diambil dari nama minyak atsiri yang mengandungnya. Lebih jauh lagi, nama minyak itu sendiri diambil dari nama (nama latin) tumbuhan yang menjadi sumbernya ketika pertama kali diidentifikasi. Sebagai missal adalah citral, diambil dari minyak yang diambil dari jeruk (citrus). Contoh lain adalah eugenol, diambil dari minyak yang dihasilkan oleh cengkeh (Eugenia aromatica). Modifikasi terpen disebut


terpenoid, berarti serupa dengan terpena adalah senyawa dengan struktur serupa tetapi tidak dapat dinyatakan dengan rumus dasar.Kedua golongan ini menyusun banyak minyak atsiri.Klasifikasi biasanya tergantung pada nilai n.

Tabel 2.2. Klasifikasi Terpen (Koensoemardiyah, 2010) Nama

Rumus

Sumber

Monoterpen

C10H16

Minyak atsiri

Seskuiterpen

C15H24

Minyak atsiri

Diterpen

C20H32

Resin pinus

Triterpen

C30H48

Saponin, Damar

Tetraterpen

C40H64

Pigmen, Karoten

Politerpen

(C5H8)n

Karet alam

Beberapa contoh struktur monoterpen bisiklik yang dikandung oleh minyak terpentin dari Pinus merkusii(gambar 2.5) ( Sastrohamidjojo, 2004). CH3

δ-longifelon

α-pinen

CH2

β-pinen

∆-karen

Gambar 2.5.Struktur Komposisi Minyak Terpentin Pinus

2.5. Kromatografi Gas-Spektrometri Massa (GC-MS) Kromatografi Gas-Spektrometri Massa (GC-MS) merupakan alat yang

gabungan

antara Kromatografi Gas dan Spektrometri Massa. Instrumen alat ini adalah gabungan dari GC dan MS merupakan kombinasi kekuatan simultan untuk memisahkan dan mengidentifikasi komponen-komponen campuran.


2.5.1. Kromatografi Gas Kromatografi gas berfungsi sebagai alat pemisah berbagai komponen campuran dalam sampel yang mudah menguap, sedangkan spektrometer massa berfungsi untuk mendeteksi masing-masing molekul komponen telah dipisahkan pada sistem kromatografi gas (Agusta,2000). Tekanan uap atsiri memungkinkan komponen menguap dan bergerak bersama-sama dengan fase gerak yang berupa gas (Sinambela, 2012). Waktu yang diperlukan untuk memisahkan campuran sangat beragam, tergantung banyaknya komponen dalam suatu campuran, semakin banyak komponen yang terdapat dalam suatu campuran maka waktu yang diperlukan semakin lama.Komponen campuran dapat diidentifikasi berdasarkan waktu tambat (waktu resistensi) yang khas pada kondisi yang tepat.Waktu tambat adalah waktu yang menunjukkan berapa lama suatu senyawa tertahan dalam kolom (Gritter, 1985).

Gambar 2.6. Skemaδtis Kromatografi Gas

2.5.1.1. Cara Kerja Kromatografi Gas Sampel diinjeksikan melalui suatu sampel injection port yang temperaturnya dapat diatur, senyawa-senyawa dalam sampel akan menguap dan akan dibawa oleh gas-gas pengemban menuju kolom. Zat terlarut akan teradsorpsi pada bagian atas kolom oleh fase diam, kemudian akan merambat dengan laju rambatan masing-masing komponen tersebut. Komponen-komponen tersebut terelusi sesuai dengan urut-urutan makin membesarnya nilai koefisien partisi menuju ke detektor.Detektor sederetan sinyal yang timbul akibat perubahan konsentrasi dan perbedaan laju elusi. Pada alat pencatat


sinyal ini akan tampak sebagai kurva antara waktu terhadap komposisi aliran gas pembawa. Ada beberapa kelebihan kromatografi gas diantaranya kita dapat menggunakan kolom lebih panjang untuk menghasilkan efesiensi pemisahan yang tinggi.Gas dan uap mempunyai viskositas yang rendah, demikian juga kesetimbangan partisi antara gas dan cairan berlangsung cepat, sehingga analisis relatif cepat dan sensitivitasnya tinggi.Fase gas dibandingkan fase cair tidak bersifat reaktif terhadap fase diam dan zat-zat terlarut.Kelemahannya adalah teknik ini terbatas untuk zat yang mudah menguap (Khopkar, 2003).

2.5.1.2. Instrumentasi Kromatografi Gas 1. Regulator tekanan: Tekanan diatur pada 1-4 atmosfer, sedangkan aliran diatur 1000 liter gas per menit. Katub pengatur aliran diatur oleh pengatup berbentuk jarum terletak bagian bawah penunjuk aliran.Sebelum kolom, gas pengemban dialirkan dulu pada suatu silinder berisi molekular CEV untuk menyaring adanya kontaminasi pengotor.Gas pembawa He, N2, Ar, umumnya digunakan, tetapi untuk detektor konduktivitas termal, He lebih disukai karena konduktivitas termalnya yang tinggi. 2. Sistem injeksi sampel: Sampel diinjeksikan dengan suatu makro sirinye melalui suatu septum karte silikon ke dalam kotak logam yang panas. Kotak logam tersebut dipanaskan dengan pemanas listrik. Banyaknya sampel berkisar antara 0,5-10 µm. 3. Kolom kromatografi: Terbuat dari tabung yang dibuat berbentuk spiral terbuka. Baja tahan karat digunakan untuk tabung kolom kromatografi bila bekerja pada temperatur tinggi.Diameter kolom bervariasi dari 1/16-3/16.Panjang umumnya adalah dua meter. 4. Penunjang stasioner: Struktur dan sifat permukaan memegang peranan penting. Struktur berperan pada efesiensi kolom, sedangkan sifat permukaan menentukan tingkat pemisahan. Permukaan penunjang akan terselimuti oleh fase cair stasioner berupa

lapisan

film

tipis.

Penunjang

yang

sering

digunakan

adalah

tanahdiatomaeus.


5. Fase stasioner: Salah satu keunggulan kromatografi gas cair terletak pada variasi fase cair untuk partisi yang dapat tersedia dalam jumlah tidak terbatas. Temperatur maksimum yang dapat diperlakukan terhadap suatu kolom ditentukan oleh suatu penguapan stasioner.Banyaknya fase stasioner suatu kolom dinyatakan dengan persen berat. 6. Detektor: Peka terhadap komponen-komponen yang terpisahkan di dalam kolom serta mengubah kepekaanya menjadi sinyal listrik. Kuat lemahnya sinyal tergantung pada laju aliran masa sampel dan bukan pada konsentrasi sampel gas penunjang. 7. Pencatat sinyal: Akurasi suatu kromatogram pada suatu daerah pembacaan ditentukan oleh pemilihan pencatat sinyal (Kopkhar,2003).

2.5.2. Spektrometri Massa Spektrometri

massa

berdasarkan

asas-asas

yang

berlainan.

Dalam

sebuah

spektrometer, suatu sampel dalam keadaan gas dibom elektron yang berenergi cukup untuk mengalahkan potensi ionisasi pertama senyawa ini.Tabrakan antara sebuah molekul organik dan salah satu elektron berenergi tinggi menyebabkan lepasnya sebuah elektron dari molekul itu dan terbentuknya suatu ion organik. Ion organik yang dihasilkan oleh pemboman elektron berenergi tinggi ini tidak stabil dan pecah menjadi fragmen kecil, baik berbentuk radikal bebas maupun ion-ion lain. Dalam sebuah spektrometer massa yang khas, fragmen bermuatan positif ini akan dideteksi. Spektrum massa ialah alur kelimpahan (abdundance, jumlah relatif fragmen bermuatan positif yang berlainan) versus angka banding massa/muatan (m/e) dari fragmen-fragmen itu (Fessenden, 1982).Spektrometer massa pada umumnya digunakan untuk:

1. Menentukan massa suatu molekul 2. Menentukan rumus molekul dengan menggunakan Spektrum Massa Beresolusi Tinggi (High Resolution Mass Spectra) 3. Mengetahui informasi dari struktur dengan melihat pola fragmentasinya (Dachriyanus,2004).


Gambar 2.7. Skematis Spektrometer Massa

2.5.2.1. Instrumentasi Spektrometer Massa Bagian-bagian utama suatu jenis spektrometer massa adalah tempat menginjeksikan sampel, ruang pengion, pengumpul ion, penguat sinyal dan pencatat. Sampel diuapkan dan didorong ke dalam ruang pengion.Kemudian molekul-molekul sampel terionisasi baik secara langsung ataupun tidak langsung oleh arus elektron sehingga ion-ion positif, dan molekul-molekul dipisahkan dalam bentuk-bentuk ion-ionya. Ion positif masuk ke dalam daerah penganalisis massa. Kemudian partikel yang bergerak cepat diberi medan magnit yang kuat, sehingga lintasanya menjadi lengkung. Jari-jari lengkung lintasan tergantung dari kecepatan dan kekuatan medan magnit. Ion-ion yang

melewati celah akan diterima oleh elektron pengumpul. Arus ion yang

dihasilkan diperkuat dan dicatat sebagai fungsi kuat medan atau potensial akselerasi (Khopkar, 2003). 1. Sistem penanganan sampel Bagian ini terdiri dari suatu alat untuk memasukkan sampel, sebuah makrometer untuk mengetahui jumlah sampel yang dimasukkan.Sebuah alat pembocor molekul untuk mengatur sampel ke dalam kamar pengion dan sebuah sistem pompa.Apabila sampel berupa gas dapat dimasukkan dengan memindahkan dari bola gas ke dalam ukuran volume, kemudian ke kamar pengion.Sampel yang berupa cairan dimasukkan berbagai alat misalnya dengan minginjeksikan melalui karet silikon, atau dengan sebuah bola berisi sampel dan dapat dipompa keluar,


kemudian

dipanaskan

untuk

menguapkan

sampel

ke

dalam

sistem

masukan.Pemanasan sistem ini dilakukan terhadap cairan yang kurang mudah menguap atau terhadap padatan yang dilarutkan dalam suatu pelarut. Cara pemasukan sampel ke kamar pengion dilakukan terhadap senyawa yang sukar menguap dan tidak stabil terhadap panas ( Sudjadi, 1985). 2. Sumber ion Disini molekul akan diubah menjadi ion dalam bentuk gas. Cara yang umum untuk menghasilkan ion-ion meliputi penembakan sampel dengan berkas elektron berenergi tinggi yang berasal dari suatu ion gun. Pada cara elektron inpact, tumbukan dengan elektron menyebabkab fragmentasi molekul-molekul yang membentuk sejumlah ion-ion positif dari berbagai massa. Pada carachemical ionization memberikan fragmentasi lebih sederhana. Pada cara nyala, pembentukan ion dari sampel anorganik yang tidak mudah menguap dilakukan dengan cara nyala. Pada cara ionisasi medan dipakai anoda dan katoda untuk mendapat fragmentasinya (Khopkar, 2003). 3. Penganalisis massa Ini adalah susunan alat-alat yang berguna untuk memisahkan ion-ion dengan perbandingan massa terhadap muatan yang berbeda-beda. Penganalisis massa harus dapat membedakan selisih massa yang kecil serta dapat menghasilkan arus ion yang tinggi (Khopkar, 2003). 4. Pengumpul ion Terdiri dari suatu celah atau lebih dari silinder Faraday. Berkas ion membentuk tegak lurus pada plat pengumpul dan isyarat yang timbul diperkuat dengan pelipat ganda elektron (Sudjadi, 1985). 5. Pencatat Spektrum massa biasanya dibuat dari massa rendah ke massa tinggi. Pencatat yang banyak digunakan mempunyai 3-6 galvanometer yang mencatat secara bersamasama pada kertas fotografi.Galvanometer menyimpang jika ada ion menabrak lempeng pengumpul, bertukar sinar ultraviolet dapat menimbulkan berbagai puncak pada kertas pencatat yang peka terhadap sinar ultraviolet (Sudjadi, 1985).


2.5.2.2. Penentuan Rumus Molekul Penentuan rumus molekul yang mungkin dari kekuatan isotop dapat dilakukan jika puncak ion molekul termasuk cukup kuat hingga puncak tersebut dapat diukur dengan cermat sekali.Misalnya suatu senyawa mengandung 1 atom karbon. Maka untuk tiap 100 molekul yang mengandung satu atom satu atom

13

12

C, sekitar 1,08% molekul mengandung

C. Karenanya molekul-molekul ini akan menghasilkan sebuah puncak

M+1 yang besarnya 1,08% kuat puncak molekul ion molekulnya; sedangkan atomatom 2H yang akan memberikan sumbangan tambahan yang amat lemah pada puncak M+1 itu. Jika suatu senyawa mengandung sebuah atom sulfur, puncak M+2 akan menjadi 4,4% puncak induk.

2.5.2.3. Pengenalan Puncak Ion Molekul Ada dua hal yang menyulitkan pengidentifikasian puncak molekul yaitu: 1. Ion molekul tidak nampak atau amat lemah. Cara penanggulangannya ialah mengambil spektrum pada kepekaan maksimum, jika belum diketahui dengan jelas dapat juga dilihat berdasarkan pola pecahnya. 2. Ion molekul nampak tetapi cukup membingungkan karena terdapatnya beberapa puncak yang sama atau lebih menonjol. Dalam keadaan demikian, pertama-tama soal kemurnian harus dipertanyakan. Jika senyawa memang sudah murni, masalah yang lazim ialah membedakan puncak ion molekul dari puncak M-1 yang lebih menonjol. Satu cara yang bagus adalah dengan mengurangi energi bebas elektron penembak mendekati puncak penampilan. Kuat puncak ion molekul tergantung pada kemantapan ion molekul.Ion-ion molekul paling mantap adalah dari sistem aromatik murni. Secara umum golongan senyawa-senyawa berikut ini akan memberikan puncak-puncak ion menonjol: senyawa aromatik (alkena terkonjugasi), senyawa sinyal sulfida organik (alkana normal, pendek), merkaptan. Ion molekul biasanya tidak nampak pada alkohol alifatik, nitrit, nitrat, senyawa nitro, nitril, dan pada senyawa-senyawa bercabang. Puncak-puncak dalam arah M-3 sampai M-14 menunjukkan kemungkinan adanya kontaminasi (Silverstein, dkk, 1981).


2.5.2.4.Kaidah Umum untuk Mengenali Puncak-Puncak dalam Spektra Sejumlah kaidah umum untuk mengenali puncak-puncak menonjol dalam dampak elektron dapat ditulis dan dipahami dengan konsep-konsep buku kimia fisik: 1.Tinggi nisbi puncak ion molekul terbesar bagi senyawa rantai lurus dan akan menurun jika derajat percabangan bertambah. 2. Tinggi nisbi puncak ion molekul biasanya makin kecil dengan bertambahnya bobot molekul deret homolog; kecuali ester lemak. 3. Pemecahan/pemutusan cenderung terjadi pada karbon terganti gugus alkil; makin terganti gugus, makin mudah terputus. Hal ini merupakan akibat lebih mantabnya karbokasasi tersier dari pada sekunder yang lebih mantap dari pada primer. 4. Adanya ikatan rangkap, struktur lingkar dan terlebih-lebih cincin aromatik (heteroatom) memantapkan ion molekul hingga meningkatkan pembentukanya. 5. Ikatan rangkap mendukung pemecahan alil dan menghasilkan karbonium alil. 6. Cincin jenuh cenderung melepas rantai samping pada ikatan-α. Hal ini tidak lain dari pada kejadian khusus percabangan. Muatan positif cenderung menyertai sibir cincin.Cincin tak jenuh dapat mengalami reaksi Retro-Diels-Alder. 7. Dalam senyawa aromatik terganti gugus alkil, pemecahan paling mungkin terjadi pada ikatan berlokasi –β terhadap cincin mengahsilkan ion benzil talunan termantapkan atau ion tropilium. 8. Ikatan C-C yang bersebelahan dengan heteroatom cenderung terpecah meninggalkan muatan pada sibiran yang mengandung heteroatom yang elektron tak-ikatanya menciptakan kemantapanya talunan. 9. Pemecahan sering berkaitan dengan penyingkiran molekul netral matap yang kecil, misalnya karbon monoksida, olefin, ammonia, hidrogen sulfida, hidrogen sianida, merkaptan, ketena atau alkohol (Silverstein, 1981).

2.6. Bakteri Bakteri (tunggal=bakterium) adalah organisme bersel tunggal

terkecil, beberapa

diantaranya hanya memiliki diameter 0,4 µm (mikrometer).Bakteri diklasifikasikan menjadi empat kelompok dasar tergantung pada bentuk sel:


1.

Coccus (jamak cocci) bulat, contoh streptokokus, staphylococus, diplokokus

2.

Bacillus (jamak bacilli) bentuk batang contoh Streptobacillus

3.

Vibrio-pendek, batang lengkung, contoh vibrio

4.

Spirilium (jamak spirilli) panjang berbentuk koil (benang melingkar), contoh spirili (Sherrington, 1992).

Dalam pertumbuhan bakteri dapat dipengaruhi oleh faktor lingkungan yaitu: a) Mineral Selain karbon dan nitrogen, sel- sel hidup memerlukan sejumlah mineralmineral lainya untuk pertumbuhanya: -

Belerang (sulfur): seperti halnya dengan nitrogen, sulfur juga merupakan substansi sel. Sebagian besar sulfur sebagai H2S, tetapi kebanyakan dijumpai dalam SO4 (sulfat).

-

Fosfor-fosfat (PO4): diperlukan sebagai komponen-komponen asam nukleat dan berupa ko-enzim.

-

Aktivator enzim: sejumlah mineral diperlukan sebagai aktivator enzim seperti Mg, Fe, juga K dan Ca.

Bakteri yang memerlukan C dalam bentuk senyawa organik, karbohidrat, untuk pertumbuhanya disebut bakteri heterotroph (organotrof).Dalam golongan ini termasuk semua jenis bakteri yang phatogen bagi manusia. Dalam laboratorium biasanya dipakai glukosa sebagai sumber C, energi yang diperlukan diperoleh dari cahaya matahari atau oksidasi senyawa organik. Bakteri heterotroph fotosintetik memperoleh energi dari cahaya.Bakteri heterotrof kemosintek memperoleh energi dari oksidasi (Nasution, 2014). b) Suhu Mikroorganisme yang mempunyai suhu optimum diantara 0-20 0C disebut psikrofil, mikroorganisme yang tumbuh cepat pada suhu 20-50 0C disebut mesofil, sedangkan mikroorganisme yang tumbuh pada kisaran suhu 50-100 0C disebut termofil (Lay, 1996). c) Oksigen Berdasarkan kebutuhan oksigen bakteri dapat digolongkan menjadi bakteri aerob yang membutuhkan oksigen,bakteri anaerob dapat tumbuh bila tidak ada


oksigen, bakteri anaerob fakultatif yang dapat tumbuh dalam keadaan anaerob maupun aerob dan mikroaerofilik, bakteri yang dapat tumbuh dalam keadaan oksigen yang sedikit (Muslimin, 1996). d) pH Kebanyakan bakteri tumbuh pada pH mendekati netral (6,57-7,5). Bakteri terutama patogen, toleransinya terhadap asam lebih kecil bila dibandingkan dengan jamur dan khamir. e) Tekanan osmosis Mikroba memerlukan air untuk pertumbuhan (80-90%). Sewaktu sel mikroba membran sitoplasma yang disebut plasmolysis (Suryanto, 2006).Beberapa mikroba perusak pangan dan patogen digolongkan dalam, bakteri gram positif contoh Staphylococcus aureus dan bakteri gram negatif contoh Pseudomonas aeruginosa. Berdasarkan perbedaan respons terhadap prosedur pewarnaan gram (klasifikasi ini dilakukan oleh ahli histology Hans Christian Gram) dan struktur dinding sel, bakteri dapat diklasifikasikan menjadi gram positif dan bakteri gram negatif.

2.6.1. Bakteri gram Negatif - Mengandung “sedikit sekali” ikatan petidoglikan, kandungan lipid tinggi (11-22 %) dan tidak terdapat ikatan benang-benang teichoic acid dan teichoronic acid - Pada umumnya berbentuk batang (basil), kecuali Bacillusanthrasis dan Bacillussereus - Pada pewarnaan Gram, bakteri jenis ini tidak mampu berikatan dengan zat warna utama yaitu Gentian Violet dan luntur bila dicelupkan ke dalam larutan alkohol - Dibawah mikroskop tampak berwarna merah, apabila diberi zat warna safranin/fusin . Komponen-komponen dinding sel bakteri gram negatif (yang terletak di luar lapisan peptidoglikan) 1. Lipoprotein Berfungsi untuk menstabilkan membran luar dan merekatkanya ke lapisan peptidoglikan. 2. Membran luar


Adalah struktur berlapis ganda, lapisan sebelah dalamnya memiliki komposisi yang serupa dengan membran sitoplasma, sedangkan pada lapisan sebelah luar digantikan oleh fosfolipid.

2.6.1.1. Pseudomonas aeruginosa Pseudomonas aeruginosa merupakan famili Pseudomonacea sp memiliki sel berupa batang lurus, kadang-kadang serupa dengan bola, bergerak dengan flagel yang terdapat pada ujung.Pseudomonas aeruginosa kadang-kadang kedapatan di dalam luka pada hewan atau manusia.Bakteri ini menyebabkan timbulnya nanah yang kebiruan. Beberapa spesies yang lain dapat menyebabkan penyakit pada tanaman (Irianto, 2007). Adapun klasifikasi Pseudomonas aeruginosasebagai berikut: Kingdom

: Bacteria

Divisio

: Proteobacteria

Kelas

: Gamma Proteobacteria

Orde

: Pseudomonadales

Famili

: Pseudomonadaceae

Genus

: Pseudomonas

Spesies

: Pseudomonas aeruginosa

Gambar 2.8. Bakteri Pseudomonas aeruginosa Pseudomonas aeruginosa merupakan bakteri yang patogen dan merupakan penyebab utama infeksi nosokomial di Rumah sakit Amerika yang sangat berbahaya. Pseudomonas

aeruguinosa

merupakan

bagian

dari

bakteri

gram

negatif


yangditemukan di dalam perut 5 persen pada manusia sehat. Di rumah sakit, angka ini meningkat menjadi 40 persen (Mckane and Kandel, 1996).

2.6.2. Bakteri Gram Positif - Dinding sel mengandung peptidoglikan yang tebal, kandungan lipid rendah 1-4 % serta diikuti pula dengan adanya ikatan benang-benang teichoic acid dan teichoronic acid, yang merupakan 50% dari berat kering dinding sel dan 10% dari berat kering keseluruhan sel. - Pada umumnya berbentuk bulat (coccus) - Pada pewarnaan Gram, bakteri jenis ini berikatan dengan warna utama (primary Strain) yaitu Gentian Violet dan tidak luntur (decolorized) bila dicelupkan ke dalam larutan alkohol. - Dibawah mikroskop tampak berwarna ungu (Nasution, 2014) 2.6.2.1.Staphylococcus aureus Bakteri gram positif yang mengasilkan pigmen kuning, bersifat aerob dan anaerob fakultatif hal ini membedakannya dari spesies lain. Staphylococcus aureus patogen terutama bagi manusia, hampir semua orang akan mengalami beberapa tipe infeksi S. aureus sepanjang hidupnya, beratnya mulai kerancunan makanan atau infeksi kulit ringan, sampai infeksi berat yang mengancam jiwa. Suhu optimum pertumbuhan Staphylococcus aureus adalah 35 0C- 37 0C suhu minimum 6,7 0C dan suhu maksimum 45,4 0C. Bakteri ini dapat tumbuh pada pH 4,0- 9,8 pH optimum 7,0-7,5. Staphylococcus aureus sering juga terdapat pada pori-pori dari permukaan kulit, kelenjer keringat, dan saluran usus.Bakteri ini dapat menyebabkan bermacam-macam infeksi seperti jerawat, bisul, meningitis, oteomielitis, pneumonia, dan mastitis, pada manusia

dan

hewan

(Nasution,

2014).

Adapun

klasifikasi

Staphylococcus

aureussebagai berikut: Kingdom

: Monera

Divisio

: Firmicuter

Kelas

: Bacilli

Orde

: Bacillales

Famili

: Staplylococcaceae


Genus

: Staphylococcus

Spesies

: Staphylococcus aureus

Gambar 2.9.Bakteri Staphylococcus aureus Staphylococcus aureus juga merupakan bakteri tidak bergerak, dan mampu membentuk kapsul, berbentuk kokus dan tersusun seperti buah anggur.Ukuran Staphylococcus berbeda-beda tergantung pada media pertumbuhanya. Apabila ditumbuhkan dengan media agar, Staphylococcus memiliki diameter 0,5-1,0 mm dengan koloni berwarna kuning. Dinding selnya mengandung asam teikoat, yaitu sekitar 40% dari berat kering dinding selnya.Asam tekioat adalah beberapa kelompok antigen dari Staphylococcus. Asam teikoat mengandung aglutinogen dan

N-

asetilglukosamin (Rya and Ray, 2004).Staphylococcus mengandung polisakarida dan protein, bersifat antigen yang merupakan substansi penting di dalam struktur dinding sel (Nasution, 2014).


2.7. Antibakteri Senyawa antibakteri merupakan senyawa yang mempunyai kemampuan menghambat pertumbuhan mikroorganisme, senyawa ini dapat berasal dari bagian tanaman tumbuhan seperti daun, bunga, biji, buah, rimpang, batang dan umbi.Sebagian besar senyawa antibakteri yang berasal dari tanaman diketahui merupakan metabolit sekunder terutama dari golongan fenolik dan terpena dalam minyak atsiri.Beberapa senyawa yang bersifat antibakteri dari tanaman diantaranya adalah fitoeleksin, asam organik, minyak atsiri, fenolitik dan beberapa kelompok pigmen tanaman (Naufalin, 2005). Besar zona hambat antibakteri : 1.

Diameter zona hambat < 8 mm

= kurang sensitif

2. Diameter zona hambat 9-14 mm = sensitif 3. Diameter zona hambat 15-19 mm = sangat sensitif 4. Diameter zona hambat > 20 mm

= luar biasa sensitif ( Ponce, at all,

2008).


BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

Recommend Documents