ALCHEMY, Vol. 2 No. 1 Oktober 2010, hal 104-157
IDENTIFICATION AND TOXICITY TEST OF CITRONELLAL FROM CYMBOPOGON NARDUS LEAFS AS ANTIFEEDANT OF TOWARD THRIPS IN JATROPHA CURCAS. Iqbal Fikri, M. Supervisor I: Akyunul Jannah, S.Si, M.P supervisore II: Dr. Munirul Abidin, M.Ag ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk mengidentifikasi senyawa sitronelal dalam daun sereh wangi dengan Kromatografi Gas-Spektroskopi Massa (GC-MS) dan untuk mengetahui pengaruh variasi konsentrasi senyawa sitronelal pada uji toksisitas terhadap hama thrips. Hasil destilasi fraksional didapatkan tiga fraksi yang meliputi Fraksi I (29-110 0C), Fraksi II (111-128 0C) dan Fraksi III (128-130 0C). Berdasarkan analisis kualitatif fraksi III mempunyai sifat yang hampir sama dengan senyawa sitronelal. Hasil identifikasi dengan GC-MS menunjukkan bahwa senyawa sitronelal yang terkandung dalam Fraksi III adalah 13 %. Hasil uji toksisitas senyawa sitronelal dengan variasi konsentrasi menunjukkan bahwa perlakuan konsentrasi yang diberikan pada tiap waktu pengamatan tidak terdapat perbedaan yang signifikan. Pada konsentrasi 40 ml/L air senyawa sitronelal akan bekerja sebagai racun kontak karena mampu membuhuh hama Thrips sebesar 85 % hanya dalam waktu 24 jam. Sedangkan pada konsentrasi 5 ml/L, 10 ml/L, dan 20 ml/L air senyawa sitronelal bekerja sebagai racun perut karena masing-masing konsentrasi hanya mampu membunuh kurang dari 50 % hama Thrips pada 24 jam setelah pengamatan dengan nilai mortalitas berturut-turut adalah 21,6 %, 8 % dan 40 %. ABSTRACK The aim research is to identification citronellal compound from Cymbopogon nardus leafs using gas chromaatograph – mass spectra (GC-MS) and showes variation consentration and time contack of citronellal compounds at toxicity test of thrips pest at Jatropha curcas using variation concentration. The result of fractioned destilation get 3 fractions; fraction I (2-110o C), fractions II (111-128o C) and fraction III (128-130o C) have same property with citronellal. Identification result of GC-MS showed that citronellal concentrated in fraction was 13 %. Toxicity testing given not significant different. At concentrate 40 mL/ L of citronellal in water destilat have contact poison because have kille thrips pest 85 % at 24 hours. But, at concentrate 5 ml/L, 10 ml/L, dan 20 ml/L air of citronellal in work as stomact poison, because just can kill less 50 % thrips pest at 24 hours after observed mortality value is 21,6 %, 8 % and 40 %.
Key word: Identification, citronellal, cymbopogon, jatropha. 1. PENDAHULUAN Tanaman jarak pagar (Jatropha curcas L.) sudah lama dikenal oleh masyarakat kita sebagai tanaman pembatas atau pagar, tanaman obat dan penghasil minyak untuk lampu, pada zaman penjajahan Jepang minyaknya diolah untuk bahan bakar pesawat terbang. Tanaman ini diduga berasal dari daerah tropis di Amerika Tengah dan saat ini telah menyebar diberbagai tempat di Afrika dan Asia. Jarak pagar merupakan tanaman serbaguna, tahan kering, dan tumbuh dengan cepat. Tanaman ini dapat digunakan sebagai kayu bakar, mereklamasi lahan-lahan tererosi atau sebagai pagar hidup dipekarangan dan kebun karena tidak disukai oleh ternak. Manfaat lain dari minyaknya selain sebagai bahan bakar juga sebagai bahan untuk sabun dan bahan industri lainya. Tanaman ini secara umum terdapat di pagar-pagar rumah pedesaan di tanah air, dipekuburan, bahkan tumbuh liar di tepi-tepi jalan. Daerah-daerah yang berpeluang untuk pengembangan tanaman jarak pagar di Indonesia sangat banyak dan luas (Arif, 2008). Indonesia adalah Negara yang mempunyai iklim tropis sehingga pembudidayaan tanaman jarak pagar ini cukup luas. Hal ini telah dilaporkan oleh Pusat Penelitian dan Pengembangan Tanah dan Agroklimat (2001) dan Sumber Daya Iklim (Balai Penelitian Agroklimat dan Hidrologi, (2003)) bahwa penyebaran lahan yang sesuai untuk jarak pagar di Indonesia meliputi berbagai provinsi diantaranya Nanggroe Aceh Darussalam 125
ALCHEMY, Vol. 2 No. 1 Oktober 2010, hal 104-157
(180.139 ha), Sumatera Utara (215.393 ha), Riau (4.269 ha), Jawa Barat (231.011 ha), Jawa Tengah (439.630 ha), Jawa Timur (960.595 ha), Nusa Tenggara Barat (37.877 ha), Nusa Tenggara Timur (595.421 ha) (Arif, 2008). Salah satu masalah utama dalam budidaya jarak pagar adalah serangan hama dan penyakit tanaman. Serangan hama yang menyerang tanaman jarak pagar dapat berakibat fatal yang mengakibatkan penurunan produksi. Salah satu hama yang biasa menyerang tanaman Jarak pagar adalah Thrips (Heliothrips haemorrhoidalis Bouche) Hama Thrips mempunyai panjang tubuh sekitar 1-1,2 mm, serangga ini tergolong sangat kecil namun masih bisa dilihat dengan mata telanjang. Thrips dewasa berwarna kuning pucat, coklat atau hitam. Semakin rendah suhu suatu lingkungan warna Thrips biasanya lebih gelap. Serangan hama Thrips yang hebat dapat menurunkan produksi sampai 100% dan mengakibatkan kerusakan tanaman hingga 50% (Anonymous, 2009b). Untuk menghindari kerugian yang disebabkan oleh hama thrips telah dilakukan pengendalian dengan berbagai cara, antara lain secara kimiawi dan secara hayati. Pengendalian secara kimiawi yaitu usaha pengendalian dengan bahan kimia (insektisida sintetis). Penggunaan insektisida kimia yang berlebihan dapat menimbulkan dampak pencemaran lingkungan (Natawiria, 1973). maka salah satu cara untuk menjaga kelestarian lingkungan dapat memanfaatkan potensi alam yaitu tanaman yang mengandung bioinsektisida. Salah satunya adalah tanaman serai (Cymbopogon nardus L.) yang dapat dimanfaatkan sebagai pengusir serangga karena mengandung zat-zat seperti Sitronelal dan geraniol. Dalam kehidupan sehari-hari sitronelal digunakan sebagai obat serangga semprot (Natawiria, 1973). Senyawa sitronelal mempunyai sifat racun dehidrasi (desiscant). Racun tersebut merupakan racun kontak yang dapat mengakibatkan kematian karena kehilangan cairan terus menerus. Serangga yang terkena racun ini akan mati karena kekurangan cairan. (Abdillah, 2004 dalam Wahyuni, 2005). Kardinan (1992) dalam Hardi dan Kurniawan (2007) menyatakan bahwa tanaman sereh wangi merupakan salah satu tanaman penghasil insektisida nabati yang mempunyai kemampuan untuk menurunkan populasi hama. Bagian dari daun sereh wangi banyak mengandung minyak atsiri yang terdiri dari senyawa Sitral, Sitronelal, Geraniol, Mirsena, nerol, farsenol methil heptenon, dan dipentena. Sedangkan bahan aktif yang diduga mematikan bagi hama adalah Sitronelal dan Geraniol. Dalam konsentrasi tinggi senyawa sitronelal ini memiliki sifat racun kontak. Sebagai racun kontak, zat tersebut apabila dalam konsentrasi tinggi dapat menyebabkan kematian akibat kehilangan cairan secara terus-menerus sehingga tubuh rayap kekurangan cairan, sedangkan dalam konsentrasi rendah dapat bersifat sebagai racun perut. Sitronelal dapat diisolasi dengan cara destilasi fraksinasi pengurangan tekanan atau dengan menggunakan senyawa kimia NaHSO3 (Guanter, 1950 dalam Handayani, dkk: 2004). Hasil penelitian Handayani, dkk, (2004) yang berjudul Reaksi Siklisasi Sitronelal dengan Katalis Polieugenol Sulfonat Tanpa Media dan dengan Media Benzena menyatakan bahwa destilasi fraksinasi 300 ml minyak sereh pada tekanan 61,5 mmHg, dapat memisahkan sitronelal dengan kadar yaitu 64,49 % dengan volume 40 ml, sedangkan hasil redestilasi didapatkan sitronelal dengan kemurnian yang lebih tinggi yaitu 85,67 % dengan volume 36 ml. Anshori, dkk., (2008) dalam penelitiannya Siklisasi-Asetilasi Sitronelal Dikatalisis FeCl3 dan ZnCl2 menambahkan destilasi pengurangan tekanan 250 mL minyak sereh wangi pada kondisi pemisahan 110-1150C/2,5 cmHg diperoleh sitronelal difraksi ke-2 sebanyak 45% (± 112,5 mL) dan redestilasi pada kondisi yang sama diperoleh sitronelal sebanyak 89,82%. Penelitian tentang pemanfaatan minyak atsiri dari daun sereh wangi sebagai anti feedant dengan melakukan uji toksisitas ekstrak kasar terhadap hama uji telah banyak dilakukan, akan tetapi penelitian yang secara khusus melakukan uji toksisitas senyawa aktif sitronelal dalam daun sereh wangi yang berfungsi sebagai anti hama belum 126
ALCHEMY, Vol. 2 No. 1 Oktober 2010, hal 104-157
dilakukan. Maka dari itu peneliti ingin melakukan penelitian tentang isolasi senyawa sitronelal dari daun sereh wangi kemudian dilanjutkan dengan uji toksisitas terhadap hama thrips dan identifikasi menggunakan Kromatografi gas spektroskopi masa (GCMS). Dari latar belakang tersebut peneliti mengambil judul “Identifikasi dan Uji Toksisitas Senyawa Sitronelal Daun Sereh Wangi (Cymbopogon nardus L.) Sebagai Anti Feedant Terhadap Hama Thrips Pada Tanaman Jarak Pagar (Jatropha curcas L.)”. 2. EKSPERIMEN Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah Blender, Tabung reaksi, Pipet tetes, Pisau (pemotong), Corong kaca, Erlenmeyer, Pipet Volume 50 ml, Tabung Plastik, Tabung petridis, Spray Chamber, Gelas ukur, Beaker Glass, Pipet ukur 10 ml, Kuas, Oven, desikator, Neraca analitik, Kertas saring, Kondensor, Piknometer, Refraktometer, 1 set alat Rotary evaporator vacuum, Kromatografi gas spektrofotometer gas (GC-MS). 1 set alat destilasi fraksional, vacum. Heating mantel. Sedangkan bahan-bahan yang digunakan adalah Daun sereh wangi, etanol p.a, eter p.a, air, kertas saring, daun jarak pagar. Daun sereh wangi yang telah dipreparasi di isolasi minyaknya dengan destilasi air dan uap selama kurang lebih 3-4,5 jam. Setelah didapatkan minyak sereh wangi maka diambil sebanyak 250 ml untuk di isolasi senyawa sitronelalnya dengan destilasi fraksional pada tekanan 50 Kpa. Hasil isolasi dengandestilasi fraksional akan didapatkan tiga fraksi yaitu fraksi I (29-110 0C), fraksi II (111-128 0C) dan fraksi III (128-130 0C) yang selanjutnya masing-masing fraksi akan dilakukan analisis secara kualitatif meliputi berat jenis, indeks bias dan kelarutan. Fraksi yang mempunyai sifat mendekati senyawa sitronelal akan di uji toksisitasnya terhadap hama uji Thrips pada tanaman jarak pagar dengan menggunakan metode Rancangan Acak Lengkap (RAL), 5 kali ulangan dan 4 perlakuan konsentrasi insektisida nabati yang berbeda serta kontol positif dan negatif. Fraksi tersebut selanjutnya diidentifikasi dengan Kromatografi Gas-Spektroskopi Masa (GC-MS) untuk mengetahui konsentrasi senyawa sitronelal. 3. HASIL DAN PEMBAHASAN a. Isolasi Senyawa Sitronelal dengan Metode Destilasi Fraksional Minyak sereh hasil destilasi uap dan air dimasukkan dalam labu alas bulat sebanyak 250 ml kemudian alat destilasi fraksional dirangkai yang kemudian disambungkan dengan vacum yang diset pada tekanan 50 Kpa dimana pemasangan vacum bertujuan untuk menurunkan tekanan pada saat dilakukan destilasi sehingga senyawa akan menguap pada suhu dibawah titik didihnya sehingga kemungkinan kecil senyawa akan rusak termasuk sitronelal yang mempunyai titik didih 204 0C. Hasil isolasi dengan destilasi fraksional diperoleh tiga fraksi yang ditunjukkan Tabel 4.1 sebagai berikut: Tabel 4.1 Destilat hasil isolasi dengan destilasi fraksional Hasil Suhu No Destila Sifat Vol. penguapan si Fraksi I 29-110 0C - tidak berwarna 10 ml - berbau harum 1 - terdapat dua lapisan air dan minyak Fraksi I 111-128 0C - tidak berwarna 9 ml 2 - berbau harum Fraksi I 128-130 0C - tidak berwarna 8 ml 3 - berbau harum
127
ALCHEMY, Vol. 2 No. 1 Oktober 2010, hal 104-157
b. Analisis Kualitatif Senyawa Sitronelal 1. Pengukuran Indeks Bias Hasil dari pengamatan indeks bias dapat dilihat pada Tabel 4.2 sebagai berikut Tabel 4.2 Data indeks bias fraksi I, II dan III hasil pengukuran dengan Refraktometer Abbe R pada ’ ’ No Fraksi R T suhu 20 0C 1 I 1,462 26,5 1,4595 2 II 1,462 26,8 1,4594 3 III 1,462 27,1 1,4347 Senyawa sitronelal standar mempunyai indeks bias pada suhu 20 0C sebesar 1,4373 (Kataren.1985). Hasil penelitian menunjukkan bahwa fraksi III mempunyai indeks bias yang hampir sama dengan indeks bias standar yaitu sebesar 1,4347. Jadi dapat disimpulkan bahwa kandungan senyawa sitronelal yang terdapat pada fraksi III lebih besar dibandingkan dengan fraksi I dan II. 2. Uji Kelarutan Dalam Air, Etanol dan Eter Data kelarutan ketiga fraksi dapat dilihat pada Tabel 4.3 sebagai berikut berikut: Tabel 4.3 Data kelarutan fraksi I, II dan III terhadap air, etanol dan eter Fraksi Fraksi Fraksi I II III Kelarutan dalam air Kelarutan dalam etanol ++ ++ ++ Kelarutan dalam eter ++ ++ ++ 3. Pengukuran Berat Jenis (Densitas) Hasil penelitian didapatkan berat jenis dari masing-masing fraksi tertera dalam tabel 4.4 sebagi berikut: Tabel 4.4 Data hasil pengukuran berat jenis fraksi I, II dan III Densitas No Fraksi (gram/ml) 1 I 0,8087 2 II 0,7766 3 III 0,8538 Senyawa sitronelal standar mempunyai berat jenis 0,8480 - 0,8560 gram/ml (Kataren.1985). Tabel diatas menunjukkan masing-masing densitas dari ketiga fraksi dan dapat dilihat bahwa densitas yang paling dekat dengan densitas sitronelal standar yaitu fraksi III dimana densitasnya adalah 0,8538 gram/ml sehingga dapat diasumsikan bahwa senyawa sitronelal banyak terisolasi dalam fraksi III dengan penguapan 128-130 0C. c. Uji Toksisitas Senyawa Sitronelal Terhadap Hama Thrips Pada Tanaman Jarak Pagar Pengaruh perlakuan konsentrasi senyawa sitronelal terhadap nilai mortalitas (%) hama Thrips ditunjukkan pada tabel berikut:
128
ALCHEMY, Vol. 2 No. 1 Oktober 2010, hal 104-157
Tabel 4.5 Pengaruh perlakuan konsentrasi senyawa sitronelal terhadap nilai mortalitas (%) hama Thrips hasil analisa statistika dengan One Way ANOVA
Perlakuan Konsentrasi 0 ml/L air 5 ml/L air 10 ml/L air 20 ml/L air 40 ml/L air
24 jam
48 jam
72 jam
96 jam
1,60 a 10,60 ab 4,00 a 20,00 b 42,80 c
3,00 a 21,20 b 30,20 bc 28,80 bc 47,80 c
4,20 a 42,80 c 45,80 c 42,20 c 50,00 c
6,00 a 49,40 c 49,80 c 49,80 c 50,00 c
Ket: Angka yang diikuti huruf yang sama menunjukkan tidak terdapat perbedaan yang signifikan dalam taraf uji 5% Hasil analisis dengan one way ANOVA menunjukkan bahwa perlakuan konsentrasi yang diberikan tidak terdapat perbedaan yang sangat signifikan. Tingkat ketoksikan dari senyawa sitronelal ini dapat diketahui dari nilai LC50 diperoleh dari analisis probit pada tabel berikut ini: Tabel 4.6 Nilai LC50 pada setiap waktupengamatan Waktu No LC50 pengamatan 24 jam setelah 1 24,1583 penyemprotan 48 jam setelah 2 12,5516 penyemprotan 72 jam setelah 3 3,12046 penyemprotan 96 jam setelah 4 1,86261 penyemprotan 1. Identifikasi Senyawa sitronelal dengan Kromatografi Gas-Spektroskopi Massa (GC-MS)
(a) (b) Gambar 4.3 (a) Kromatogram fraksi III, (b) Spektra Massa Senyawa Sitronelal Hasil identifikasi fraksi III dengan GC-MS, dari kromatogram ditunjukkan bahwa puncak senyawa sitronelal muncul pada waktu retensi 12.58 menit dengan kadar 13%. Spektra Massa dari fragmen kromatogram dengan waktu retensi 12.58 menit senyawa
129
ALCHEMY, Vol. 2 No. 1 Oktober 2010, hal 104-157
mempunyai berat molekul (BM) 154, spektra ini bersesuaian dengan spektra massa dari standar sitronelal. Limpahan fragmen-fragmen m/z senyawa sitronelal terjadi dari fragmentasi ionion molekuler sitronelal. Bila dalam satu molekul terdapat beberapa gugus fungsional, maka fragmentasinya dapat berasal dari berbagai macam ion molekuler yang sesuai dengan gugus fungsi tersebut (Sastrohamidjojo, 1991). Sitronelal mempunyai dua gugus fungsional yaitu gugus aldehid dan alkena sehingga fragmentasinya dapat berasal dari dua macam ion molekuler. Dari spectra massa pada gambar diatas terlihat ion molekuler induk (M+) dengan m/z 154 sangat kecil (tidak stabil), ini berarti senyawa sitronelal mudah mengalami fragmentasi, puncak dasar senyawa sitronelal muncul pada m/z 41 dan puncak-puncak lain muncul pada m/z 154, 136, 121, 95, 84, 69 dan 55. Adapun mekanisme fragmentasi yang terjadi ditunjukkan sebagai berikut (Handayani, dkk, 2004): H
H
O C H
H
O C
*1
CH
H
H
O
HC
O+ H
m/z =154
+
+
HC
CH CH
m/z = 95
+ CH3
1 CH
m/z = 121
m/z = 136
2
+
. +
HC
CH
m/z =69 m/z = 111
+
+
m/z = 69 m/z = 55
*1 = penataan ulang Mc.Lafferty Gambar 4.5 Fragmentasi senyawa sitronelal (Handayani, dkk, 2004)
130
ALCHEMY, Vol. 2 No. 1 Oktober 2010, hal 104-157
DAFTAR PUSTAKA Anonymous, 2009b, OPT pada tanaman kentang. (httpditlin. hortikultura. deptan. go.ididentivikasi_optkentang_01.html.html di akses 10 september 2009). Anshori, Jalaludin. Muchalal. Sutarno. Zainudin, Ahmad. Hidayat, T. AC. Dan Toto, Subroto. 2008. Siklisasi-Asetilasi Sitronelal Dikatalisis FeCl3 dan ZnCl2. Laporan penelitian Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Padjadjaran Sumedang dan Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta. Arief, A. 2008. Jarak Pagar Siap Menuju Kemandirian. Kompas, 4 Juli 2008. Guenther, E., 1950, The Essential Oils, Volume N, Second Edition, D. Van Nostrand Company Inc., New York Kardinan, A. 2005. Tanaman Pengahasil Minyak Atsiri. Jakarta: Agro Media Pustaka. Ketaren, S. 1981. Minyak Atsiri. Jurusan Teknologi Industri. Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Natawiria, D.S.E., Intari, dan Sidabutar. 1973. Percobaan Pencegahan Serangan Rayap Macrotermes gilvus Pada Tanaman Kayu Putih di Cikampek. Laporan Lembaga Penelitian Hutan No. 173. Bogor.
131
