7
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Bintaro (Cerbera odalam G.) Bintaro dikenal dengan nama mangga laut atau dalam bahasa latin disebut Cerbera odalam G. (Gambar 2.1). Bintaro merupakan tanaman yang banyak digunakan untuk penghijauan taman kota. Bintaro biasa tumbuh bersama dengan tumbuhan mangrove. Adapun klasifikasi dari bintaro adalah sebagai berikut.
b
a
Gambar 2.1 (a) Bunga Bintaro, (b) Buah Bintaro Kingdom
: Plantae
Divisio
: Spermatophyta
Sub Divisio
: Angiospermae
Classes
: Dicotyledonae
Ordo
: Gentianales
Familia
: Apocynaceae
Genus
: Cerbera
Species
: Cerbera odallam G.
7
8
Tumbuhan bintaro mempunyai ciri-ciri ketinggian mencapai 4-6 meter dengan batang tegak berkayu banyak percabangan, bentuk bulat, dan berbintilbintil hitam, kulit batangnya tebal dan berkerak. Daun bintaro merupakan daun tunggal dan berbentuk lonjong memanjang, simetris dan menumpul pada bagian ujung dengan ukuran bervariasi, tersusun secara spiral, terkadang berkumpul pada ujung roset, tepi daun rata, pertulangan daun menyirip, permukaan licin, dengan ukuran panjang 15-20 cm, lebar 3-5 cm, dan berwarna hijau. Daun bintaro biasanya berjejalan di ujung cabang, dan bunganya berwarna putih, berbau harum, dan terletak di ujung batang. Bunga tanaman ini berbentuk terompet, terdapat pada ujung pedikel samosa dengan lima petal yang sama (pentamery) dan korola berbentuk tabung, merupakan bunga majemuk berkelamin dua (hermaprodit), dengan panjang tangkai putik 2-2,5 cm, kepala sari bagian bunga berwarna coklat, sedangkan kepala putiknya hijau keputih-putihan. Buah bintaro merupakan buah drupa (berbiji) dengan serat lignoselulosa yang menyerupai buah kelapa dan berbentuk bulat (Gambar 2.1 b), berwarna hijau pucat saat masih muda, berwarna merah bila sudah masak, dan berwarna kehitaman setelah tua, namun daging buahnya berserat dan tidak dapat dimakan karena beracun. Biji bintaro berbentuk pipih, panjang, berakar tunggang, dan berwarna cokelat. Seluruh bagian tanaman bintaro mengandung getah berwarna putih seperti susu. Bintaro mengandung berbagai macam senyawa. Ekstrak daun Bintaro mengandung senyawa flavonoid, steroid, saponin, dan tannin. Senyawa-senyawa tersebut memiliki efek racun terhadap serangga (Utami et al., 2010). Keberadaan racun ini mengakibatkan daun bintaro tidak dimakan hama serangga.
9
2.2 Minyak Atsiri sebagai Fragrance Minyak atsiri dikenal sebagai minyak aromatik. Minyak atsiri dikatakan sebagai minyak aromatik karena memiliki aroma tertentu (fragrance). Minyak atsiri memiliki berbagai macam manfaat, yaitu sebagai bahan farmasi, sanitasi, antikanker, kosmetik maupun industri makanan (Bayala, 2014). Dalam hal sebagai anti kanker, Bayala (2014) telah mereview lebih dari 20 jenis minyak atsiri memiliki aktivitas antikanker. Minyak
atsiri
untuk
keperluan
kosmetika
seperti
parfum
telah
dipublikasikan oleh Gunes (2005), bahwa produksi minyak atsiri dari bunga mawar sangat penting untuk keperluan kosmetika (fragrance). Dalam buku yang ditulis oleh Bauer et al. (2001) sudah merangkum berbagai macam golongan senyawa beraroma (fragrance), yakni senyawa alifatik, asiklik terpen, siklik terpen, senyawa sikloalifatik, senyawa aromatik, fenol dan turunan fenol, O-hidrokarbon, O,SHeterosiklik dan N,S-Heterosiklik. Hidrokarbon penyusun utama minyak atsiri adalah persenyawaan terpen. Terpen merupakan senyawa hidrokarbon tidak jenuh dan unit terkecil yang terdapat dalam molekulnya disebut isopren (C5H8) seperti pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2 Struktur Isopren Isopren umumnya tersusun dalam satuan urutan dari kepala ke ekor, yaitu dari ujung bercabang dari satuan isopren yang dihubungkan dengan ujung yang tidak
10
bercabang dari satuan isopren yang lain (Gambar 2.3). Terpen minyak atsiri dapat dibagi menjadi dua golongan yaitu monoterpen dan seskuiterpen.
Ekor Kepala
Gambar 2.3 Satuan Struktur Isopren Monoterpen terbentuk dari dua satuan isopren yang membentuk 10 atom karbon. Monoterpena merupakan komponen utama dari minyak atsiri yang berperan dalam menimbulkan bau dan rasa. Monoterpena berupa cairan yang tidak berwarna, tidak larut dalam air, dapat disuling uap, dan berbau harum. Monoterpena mempunyai titik didih berkisar antara 140 - 180°C. Berdasarkan kerangka karbonnya monoterpen dapat dibagi menjadi tiga golongan, yaitu asiklik, monosiklik, dan bisiklik. Asiklik misalnya mirsen, monosiklik misalnya limonen, dan bisiklik misalnya pinen, dengan struktur seperti Gambar 2.4.
(a)
(b)
(c)
Gambar 2.4 Contoh monoterpen: (a) mirsen, (b) limonene, (c) α-pinen Seskuiterpen berasal dari tiga satuan isopren dengan 15 atom karbon. Seskuiterpen terdapat sebagai minyak atsiri yang tersuling uap dan berperan penting dalam memberi aroma pada buah dan bunga. Seskuiterpen memiliki titik
11
didih di atas 2000C. Seskuiterpen dipilah berdasarkan kerangka karbon dasarnya, yang umum adalah asiklik, monosiklik, dan bisiklik. Beberapa contoh golongan seskuiterpen adalah farnesol (asiklik), bisabolen (monosiklik), dan karatol (bisiklik). Struktur beberapa seskuiterpen disajikan pada Gambar 2.5.
CH 2 OH
(a)
(b)
(c)
Gambar 2.5 Struktur seskuiterpen: (a) Farnesol, (b) Bisabolena, (c) Karatol
2.3 Ekstraksi Enfleurasi Enfleurasi adalah metode ekstraksi yang memanfaatkan lemak sebagai absorben. Lemak yang digunakan bisa berupa lemak hewani maupun nabati. Contoh lemak yang dapat digunakan adalah lemak sapi, lemak babi, lemak kambing, lemak ayam, minyak kelapa, minyak sawit, minyak jagung, minyak kedelai. Tiap contoh lemak dapat dikombinasikan satu dengan yang lainnya, seperti yang dilaporkan oleh Guenther (1987) bahwa campuran antara 1 bagian lemak sapi dan 2 bagian lemak babi dapat menghasilkan jumlah minyak atsiri paling banyak pada metode ekstraksi enfleurasi. Lemak yang diperdagangkan secara bebas berupa mentega. Mentega merupakan produk berbentuk padat lunak yang dibuat dari lemak atau krim susu atau campurannya, dengan atau tanpa penambahan garam (NaCl) atau bahan makanan yang diizinkan SNI (1995). Mentega mengandung 81% lemak, 18% air,
12
dan 1% protein (Wahyuni, 1998). Lemak mentega berasal dari lemak susu hewan. Lemak mentega sebagian besar terdiri dari asam palmitat, oleat dan stearat serta sejumlah kecil asam butirat dan asam lemak sejenis lainnya. Mentega dikelompokkan menjadi mentega putih dan mentega kuning. Mentega putih mengandung lemak nabati sebanyak 80% sedangkan mentega kuning mengandung lemak hewani (Wahyuni, 1998). Prinsip kerja enfleurasi sangat sederhana, yakni lemak menyerap zat tertentu yang beraroma (minyak atsiri) yang dilepaskan oleh bunga (Hamid et al., 2011). Berbagai jenis bunga, seperti mawar, melati, maupun bintaro, selalu melepaskan aroma minyak atsiri. Minyak atsiri tersebut tetap keluar meskipun bunga sudah dipetik. Oleh karena itu, minyak atsiri akan diserap dengan baik oleh lemak. Metode enfleurasi memiliki keunggulan yakni dapat mempertahankan kandungan minyak atsiri (Guenther, 1987) sehingga kualitas minyak atsiri yang dihasilkan juga sangat baik. Selain enfleurasi terdapat metode destilasi, Namun ekstraksi dengan cara destilasi memungkinkan terjadi kerusakan komponen dalam minyak atsiri karena penggunaan panas. Pelaksanaan proses ekstraksi menggunakan metode enfleurasi memerlukan bahan berupa bunga yang akan diekstraksi oleh lemak. Lemak dioleskan secara merata pada sebuah alat yang disebut dengan chasis. Chasis berupa persegi empat yang dialasi dengan kaca dan disertai dengan penutup kaca (Hamid et al., 2011). Permukaan bunga yang akan diekstraksi minyak atsirinya harus bebas dari air. Hal ini karena air dapat membuat lemak cepat tengik. Adapun menurut penelitian oleh
13
Rakthaworn et al., (2009) agar diperoleh ekstrak minyak atsiri yang maksimum digunakan perbandingan antara bunga dan lemak 2500 gram/200 mL. Chasis yang sudah diolesi dengan lemak selanjutnya diisi dengan bunga segar yang tidak terlalu keras dan tidak terlalu lembek. Hal ini karena bunga yang keras akan sulit menempel pada lemak dan bunga yang terlalu lembek akan sulit dilepaskan dari lemak. Bunga dan lemak dibiarkan di dalam chasis selama 24 jam sebelum diganti dengan bunga yang segar (Rakthaworn et al., 2009). Lemak yang telah jenuh dengan minyak atsiri disebut dengan pomade. Untuk mendapatkan minyak atsiri, pomade selanjutnya diekstraksi dengan etanol, selanjutnya etanol diuapkan untuk mendapatkan minyak atsiri yang murni.
2.3.1 Ekstraksi Lemak Dingin (Cold Enfleurage) Ekstraksi lemak dingin dilakukan saat lemak dalam keadaan dingin. Lemak hewani atau nabati yang berupa mentega dipanaskan hingga 800C hingga semua lemak larut. Lemak kemudian dituangkan pada Chasis hingga lemak memadat kembali. Lemak yang sudah dingin kemudian diberi bunga yang akan diekstraksi untuk diperoleh minyak atsirinya (Rakthaworn, 2009).
2.3.2 Ekstraksi Lemak Panas (Hot Enfleurage) Ekstraksi dengan lemak panas dilakukan pada suhu 600C. Lemak dan bunga dalam chasis dipanaskan sampai suhu 600C selama 30 menit. Selanjutnya bunga dan lemak panas didinginkan pada suhu 8 – 100C selama 24 jam (Rakthaworn, 2009).
14
2.4 GC-MS Analisis komposisi minyak atsiri yang terdapat pada tumbuhan dapat menggunakan Gas Chromatography (GC) yang dipasangkan dengan Mass Spectrometry (MS) sebagai detektor. GC yang dipasangkan dengan MS biasa disebut dengan GC-MS. Menurut Karl (2010), GC-MS ini sering dan baik digunakan untuk analisis minyak atsiri. GC-MS dirancang dengan menggunakan dua bagian utama, yaitu kromatografi gas dan spektrometri massa. Kromatografi gas menggunakan sebuah kolom kapiler sebagai fasa diam. Pada kolom kapiler, sampel berupa gas akan dipisahkan akibat perbedaan sifat kimia antara molekul dalam campuran. Molekulmolekul akan memiliki waktu retensi yang berbeda-beda untuk keluar dari kromatografi gas. Molekul-molekul kemudian masuk ke dalam spektrometri massa kemudian ditembak dengan ion hingga mengalamai fragmentasi membentuk molekul ion. Molekul ion inilah yang akan terdeteksi sesuai dengan massa molekul relatifnya (Skoog et al., 2007). Pada bagian yang pertama, sampel melewati kromatografi gas untuk memisahkan komponen dalam campuran.
Adapun mekanisme yang terjadi
adalah gas dalam silinder baja bertekanan tinggi dialirkan melalui kolom yang berisi fase diam. Cuplikan yang berupa campuran yang akan dipisahkan, biasanya dalam bentuk larutan, disuntikkan ke dalam aliran gas tersebut. Di dalam kolom cuplikan menguap dan terbawa oleh gas pembawa ke dalam kolom dan di dalam kolom terjadi proses pemisahan. Komponen dalam campuran yang telah terpisahkan satu persatu meninggalkan kolom.
15
Pada bagian ujung kolom terhubung dengan suatu detektor, yaitu spektroskopi massa. Bagian ujung kolom kapiler GC langsung terhubung dengan sumber ion pada spektroskopi massa (Settle, 1997). Secara garis besar, prinsip kerja spektroskopi massa adalah (1) Ionisasi, dalam tahap ini atom di-ionisasi sehingga terbentuk ion positif. Spektrometer massa ini selalu bekerja hanya dengan ion positif. (2) Percepatan, ion-ion tersebut dipercepat supaya semuanya mempunyai energi kinetik yang sama. (3) Pembelokan, ion-ion tersebut dibelokkan dengan menggunakan medan magnet, pembelokan yang terjadi tergantung pada massa ion tersebut. Semakin ringan massanya, akan semakin dibelokkan demikian pula sebaliknya. Besarnya pembelokan juga tergantung pada besar muatan positif ion tersebut. Dengan kata lain, semakin banyak elektron yang diambil pada tahap 1, semakin besar muatan ion tersebut, pembelokan yang terjadi akan semakin besar. (4) Pendeteksian, sinar-sinar ion yang melintas dalam mesin tersebut dideteksi secara elektrik (Skoog et al., 2007). Selengkapnya dapat dilihat pada Gambar 2.6 berikut.
16
Gambar 2.6 Prinsip Kerja Spektroskopi Massa Sumber: Skoog et al., 2007 Spektrometri massa akan menghasilkan Spektrum massa. Spektrum massa merupakan rangkaian puncak-puncak yang berbeda-beda tingginya. Bentuk spektrum bergantung pada sifat molekul, potensial ionisasi, mudah tidaknya sampel tersebut menguap, dan konstruksi alat. Untuk menghasilkan spektrum massa, dalam proses ionisasi berkas elektron dipergunakan 7 – 15 mV. Spektrum massa dapat digunakan untuk menentukan jumlah isotop suatu atom dan massanya, sehingga dapat dihitung massa atom relatifnya. Berat atom dinyatakan dalam satuan massa atom (sma) atau atomic mass units (amu), atau Dalton (Da). Dengan spektrometer massa setiap isotop suatu atom dapat ditentukan secara eksak (Skoog et al., 2007).
17
Berbeda dengan spektrum massa atom yang relatif sederhana, spektrum massa molekul lebih kompleks. Namun, memberikan informasi yang sangat bermanfaat terkait dengan suatu molekul yang dianalisis, mulai dari Mr, bagianbagian molekul, fragmentasi dan kemungkinan informasi strukturnya. Spektrum massa molekul akan mengandung informasi tentang puncak ion molecular (M+), yaitu nilai m/z yang berhubungan dengan massa molekul relatif (Mr), dari molekul bermuatan tunggal, puncak-puncak bagian molekul (fragment peaks) yaitu harga m/z kurang dari Mr, dan puncak dasar (base peak) yaitu m/z yang paling banyak limpahannya yang merupakan struktur yang paling stabil. Kelimpahan ion pada spektrum dinyatakan dalam % dari base peak atau jumlah total dari ion yang dihasilkan. GC-MS memungkinkan kita mengidentifikasi suatu senyawa yang tidak diketahui. Rumus molekul suatu senyawa dapat ditentukan puncak ion molekul sudah dikenal tetapi untuk hal-hal semacam ini diperlukan spektometri beresolusi tinggi. Aturan nitrogen dapat dimanfaatkan untuk membantu penentuan rumus ini. Lazimnya semua senyawa organik mempunyai berat molekul genap tidak mengandung nitrogen atau mengandung sejumlah atom nitrogen yang genap, sedang semua senyawa organik dengan berat molekul ganjil mengandung jumlah atom nitrogen ganjil. Aturan ini berlaku untuk senyawa-senyawa kovalen yang mengandung C, H, O, S, dan halogen. Pola fragmen dipergunakan untuk mengidentifikasi senyawa, juga memungkinkan terdapat pengenalan gugus fungsi dengan melihat puncak-puncak fragmentasi spesifik.
18
Untuk memastikan identifikasi kualitatif senyawa organik dengan menggunakan GC-MS, beberapa kriteria harus dipenuhi: Pertama, spektrum massa senyawa yang tidak diketahui dan senyawa otentik harus mirip atas seluruh rentang massa spektrum. Hal ini sangat penting untuk membandingkan pola dalam rentang massa yang sempit (misalnya, dari m/z 50 sampai 60); pola-pola ini harus sama hampir persis. Dalam hal ini, spektrum senyawa otentik mungkin berasal dari sebuah library spektrum referensi atau dari senyawa itu sendiri. Dalam kasus terakhir, senyawa ini bisa dibeli atau disintesis. Kedua, waktu retensi GC senyawa yang tidak diketahui dan senyawa otentik harus sama dalam waktu sekitar ± 1 sampai 2 detik. Hal ini dilakukan dengan menyuntikkan campuran yang tidak diketahui dan senyawa otentik. Puncak GC tersebut harus bertambah besar dengan faktor yang benar (Settle, 1997).
