ISOLASI XANTORIZOL DARI TEMULAWAK TERPILIH BERDASARKAN NOMOR HARAPAN
DIAN ASRIANI
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2010
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Issolasi Xantorizol dari Temulawak Terpilih Berdasarkan Nomor Harapan adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhit tesis ini.
Bogor, Januari 2010
Dian Asriani NIM G451060061
ABSTRACT DIAN ASRIANI. Isolation of Xanthorrhizol from the Selected Temulawak Based on Promising Line. Under direction of SUMINAR SETIATI ACHMADI, LATIFAH KOSIM DARUSMAN, and MAHARANI HASANAH. Temulawak (Curcuma xanthorrhiza), belongs to Zingiberaceae, empirically used as herbal medicines. One of its bioactive compounds is xanthorrhizol which is a volatile oil. The research was aimed to determine promising line A or F of temulawak from Balittro based on the highest xanthorrhizol content, to establish agrobiophysic environmental condition, and to get a new separation method (solvent extraction using ethanol 96%, acetylation of crude extract, separation with preparative thin layer chromatography/TLC, and deacetylation) which can isolate xanthorrhizol with higher yield than the existing method (solvent extraction using methanol 75%, separation with coloumn chromatography step 1, acetylation, separation with column chromatography step 2, and deacetylation). The result showed that the promising line A produced the highest xanthorrhizol content (0,0382%). According to agrobiophysic parameter of Cileungsi, temulawak was suitable in environment which has temperature of 2834 ºC, rainfall about 224 mm annual precipitation, and sandy clay soil. Verification of previous method succesfully isolated xanthorrhizol with 0.064% (b/b) yield. Modification method which conducted with preparative TLC still resulted two spots, the first spot was identified as xanthorrhizol with 0.14% (b/b) yield, while the second was unidentified, supposed to be more polar than xantorizol. Additional step with the second preparative TLC is still needed to obtain pure xanthorrhizol. Keywords: Curcuma xanthorrhiza, temulawak, xanthorrhizol, preparative TLC
RINGKASAN DIAN ASRIANI. Isolasi Xantorizol dari Temulawak Terpilih Berdasarkan Nomor Harapan. Dibimbing oleh SUMINAR SETIATI ACHMADI, LATIFAH KOSIM DARUSMAN, dan MAHARANI HASANAH. Temulawak (Curcuma xanthorrhiza) termasuk ke dalam famili Zingiberaceae, yang secara empiris banyak digunakan sebagai obat untuk mengatasi batu empedu, batu ginjal, demam, kolesterol tinggi, nyeri haid, nyeri sendi, pelancar ASI, sembelit, dan eksim. Banyaknya ragam manfaat temulawak baik untuk obat tradisional maupun fitofarmaka adalah karena rimpangnya mengandung komponen aktif utama yang berkhasiat, yaitu kurkuminoid dan minyak atsiri. Beberapa penelitian menunjukkan bahwa komponen aktif utama dalam minyak atsiri temulawak yang juga merupakan senyawa khas dari rimpang temulawak adalah xantorizol. Kandungan dan komposisi senyawa aktif, termasuk xantorizol, pada temulawak yang merupakan hasil metabolisme sekunder dari tanaman sangat bergantung pada interaksi antara sifat genetik tanaman dan kondisi agrobiofisik tanaman yang meliputi iklim, media tanam (jenis tanah), dan ketinggian. Penelitian ini bertujuan menentukan nomor harapan temulawak A atau F koleksi Balittro yang terbaik berdasarkan kandungan xantorizol yang tinggi, menentukan kondisi lingkungan agrobiofisik yang menghasilkan tingkat bahan aktif tinggi, dan memperoleh metode pemisahan baru yang dapat mengisolasi xantorizol dengan hasil yang lebih tinggi dibandingkan dengan metode terdahulu (metode Hwang) yang berhasil mengisolasi xantorizol dari fraksi etil asetat ekstrak metanol sebanyak 0.2% (b/b) dari rimpang temulawak kering. Secara garis besar penelitian dibagi menjadi 2 bagian utama, yaitu (1) pemilihan sampel temulawak dari 2 nomor harapan dan 2 lokasi tanam yang menghasilkan kadar bioaktif tinggi (xantorizol), dan (2) isolasi xantorizol dari sampel temulawak terpilih. Pada bagian pertama, dilakukan pemilihan sampel temulawak yang terdiri atas dua nomor harapan temulawak koleksi Balittro (A dan F), yang berasal dari dua daerah, yaitu Cileungsi dan Boyolali. Sampel yang memiliki kadar xantorizol tertinggi merupakan sampel terpilih yang digunakan untuk tahap penelitian selanjutnya. Kadar xantorizol diukur dengan menggunakan HPLC. Pada bagian kedua penelitian ini dilakukan isolasi xantorizol dari temulawak terpilih menggunakan metode ekstraksi dengan pelarut etanol 96%, asetilasi ekstrak kasar, dan separasi dengan teknik kromatografi lapis tipis (KLT) preparatif, serta dilakukan pula isolasi menggunakan metode Hwang (2000) sebagai metode pembanding untuk memperoleh informasi mengenai ciri xantorizol. Hwang menggunakan metode ekstraksi dengan pelarut metanol 75%, separasi kromatografi kolom dua tahap, dan asetilasi fraksi hasil kolom. Berdasarkan uji xantorizol, kedua nomor harapan temulawak memiliki kecenderungan yang berbeda dalam menghasilkan bioaktif. Hasilnya menunjukkan
bahwa lokasi penanaman dan nomor harapan mempunyai pengaruh yang berbeda nyata pada kandungan xantorizol temulawak. Kandungan xantorizol tertinggi dihasilkan oleh nomor harapan temulawak A di lokasi Cileungsi, yaitu 0,0382%. Berdasarkan parameter agrobiofisik di lokasi tanam Cileungsi, temulawak cocok tumbuh di lingkungan dengan suhu 28-34 ºC, curah hujan 224 mm/tahun dan tanah liat berpasir. Berdasarkan hasil isolasi xantorizol menggunakan metode Hwang, diperoleh informasi ciri senyawa xantorizol yaitu KLT, spektrum FTIR, kromatogram HPLC, dan LC-MS. Ekstrak kasar metanol diperoleh sebanyak 14.6244 g dari sampel awal 250 g (5.8%). Fraksinasi lanjut dengan etil asetat menghasilkan ekstrak etil asetat sebanyak 5.7127 g (39.06%). Fraksinasi kolom kromatografi I menghasilkan 20 fraksi. Berdasarkan hasil KLT, ditentukan fraksi yang mengandung xantorizol adalah fraksi nomor 4 sampai fraksi nomor 10. Dari hasil asetilasi diperoleh dua fase, yaitu fase pertama (fase atas) merupakan fase yang tidak larut air yang mengandung xantorizol terasetilasi, sedangkan fase bawah merupakan fase yang larut air sehingga diduga tidak terdapat xantorizol. Dari hasil KLT fase atas, terdeteksi di bawah sinar lampu UV pada λ = 254 nm adanya dua spot. Spot pertama dengan nilai Rf = 0.86 dapat diidentifikasi sebagai xantorizol terasetilasi, sedangkan spot kedua dengan nilai Rf = 0.56 diidentifikasi sebagai xantorizol tak terasetilasi karena hampir sama dengan nilai Rf standar = 0.54. Fraksinasi lanjut xantorizol terasetilasi dengan kolom kromatografi II, menghasilkan fraksi 1 dan fraksi 2 yang diduga merupakan fraksi xantorizol terasetilasi tunggal. Deasetilasi terhadap fraksi tersebut menghasilkan fraksi dugaan xantorizol dengan rendemen sebesar 0.1608 g (0.064%). Pencirian dilakukan dengan FTIR, HPLC, dan LC-MS. Berdasarkan spektrum FTIR, terlihat kembali serapan dengan intensitas yang cukup besar pada bilangan gelombang 3430.88 cm-1 yang menunjukkan terbentuknya kembali gugus –OH dari xantorizol, dan hilangnya serapan gugus asetil pada daerah serapan sekitar 1700 cm-1. Dari kromatogram HPLC, muncul satu puncak pada waktu retensi 14.820 menit dengan luas area yang cukup besar. Jika dibandingkan dengan kromatogram standar xantorizol yang menunjukkan puncak xantorizol pada waktu retensi 14.817 menit. Dapat dikatakan bahwa isolasi dengan melakukan verifikasi metode Hwang berhasil memperoleh senyawa xantorizol. Hal ini juga diperkuat dengan spektrum hasil LC-MS yang juga menunjukkan adanya satu puncak pada waktu retensi 2.848 menit dengan bobot molekul 218.03 yang merupakan bobot molekul xantorizol. Berdasarkan hasil isolasi xantorizol menggunakan metode modifikasi, diperoleh ekstrak kasar etanol dari 250 g sampel awal adalah sebanyak 18.0454 g (7.2%). Reaksi asetilasi terhadap ekstrak metanol tersebut menghasilkan dua lapisan, sama seperti hasil asetilasi pada metode Hwang. Fraksi hasil asetilasi difraksinasi lebih lanjut dengan KLT preparatif menggunakan eluen yang sama dengan eluen kolom metode Hwang (heksana:etil asetat=10:1). Hasilnya menunjukkan bahwa pemisahan berlangsung baik, dengan hasil spot dugaan xantorizol terasetilasi (fraksi 1, Rf = 0.88) dan xantorizol tak-terasetilasi (fraksi 2,
Rf=0.57). Fraksi xantorizol terasetilasi (0.7456 g) lalu dideasetilasi, sehingga menghasilkan fraksi dugaan xantorizol dengan rendemen sebanyak 0.1155 g (0.140%). Dari hasil KLT fraksi dugaan xantorizol, dapat dideteksi dua spot yang muncul di bawah sinar lampu UV pada λ = 254 nm; spot pertama teridentifikasi sebagai xantorizol dan spot kedua belum dapat teridentifikasi. Pencirian lain yang dilakukan adalah dengan FTIR, HPLC, dan LC-MS. Berdasarkan spektrum FTIR yang diperoleh, terlihat kembali serapan dengan intensitas yang cukup besar pada bilangan gelombang 3445 cm-1 yang menunjukkan terbentuknya kembali gugus – OH dari xantorizol dengan intensitas yang lebih besar, namun pada daerah serapan sekitar 1700 cm-1 masih terdapat serapan dengan intensitas rendah. Hal ini menunjukkan bahwa belum semua gugus asetil terdeasetilasi kembali menjadi gugus -OH. Berdasarkan kromatogram HPLC yang diperoleh, terlihat bahwa muncul dua puncak pada waktu retensi 6.103 menit dan 14.813 menit. Jika dibandingkan dengan kromatogram standar xantorizol yang menunjukkan puncak xantorizol pada waktu retensi 14.817 menit, maka dapat diduga bahwa hasil isolasi dengan modifikasi metode ini berhasil memperoleh senyawa xantorizol (puncak kedua) namun belum murni atau masih terdapat campuran dengan satu senyawa lain (puncak pertama). Hal ini juga diperkuat dengan data hasil LC-MS yang juga menunjukkan adanya dua puncak yang terdeteksi pada tabel waktu retensi, yaitu terdapat puncak yang muncul pada waktu retensi 2.9 menit dan puncak kedua yang muncul pada waktu retensi 16.800 menit. Dapat dipastikan bahwa puncak pertama adalah xantorizol dengan BM 218.03. Puncak kedua pada waktu retensi 16.8 menit tidak terdeteksi bobot molekulnya, sehingga tidak dapat diduga secara pasti jenis dan struktur senyawanya. Namun, berdasarkan waktu retensi yang lebih besar dibanding waktu retensi xantorizol, dapat diduga bahwa senyawa tersebut bersifat lebih polar dibandingkan xantorizol. Rendemen yang dihasilkan dari metode modifikasi adalah 0.140% (b/b). Jika dibandingkan dengan rendemen verifikasi metode Hwang (2000) yang dilakukan sebagai metode pembanding pada penelitian ini (0.064%), rendemen yang diperoleh dari modifikasi metode ini dua kali lebih besar. Namun, dari segi kemurnian hasil masih kurang, karena masih terdapat dua puncak yang terdeteksi dari hasil KLT, kromatogram HPLC dan LC-MS, dan puncak kedua belum dapat teridentifikasi jenis dan strukturnya karena masih memerlukan pemurnian lebih lanjut, misalnya dengan KLT preparatif tahap II. Berdasarkan hasil KLT, jarak antara spot 1 (Rf = 0.52) yang diduga merupakan senyawa xantorizol dengan spot 2 (Rf = 0.39) cukup jauh, sehingga masih dimungkinkan untuk dapat dipisahkan kembali dengan cara KLT preparatif. Kemurnian senyawa xantorizol yang diperoleh dari metode modifikasi adalah 99.5%, sedangkan Hwang (2000) berhasil mengisolasi xantorizol dengan kemurnian 99.9%. Kata kunci: Curcuma xanthorriza, temulawak, xantorizol, KLT preparatif
© Hak cipta milik IPB, tahun 2010 Hak Cipta dilindungi Undang-Undang Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencamtumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh Karya tulis dalam bentuk apapun tanpa izin IPB
ISOLASI XANTORIZOL DARI TEMULAWAK TERPILIH BERDASARKAN NOMOR HARAPAN
DIAN ASRIANI
Tesis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada Program Studi Kimia
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2010
Judul tesis Nama NIM
: Isolasi Xantorizol dari Temulawak Terpilih Berdasarkan Nomor Harapan : Dian Asriani : G451060061
Disetujui Komisi Pembimbing
Prof. Dr. Suminar S. Achmadi Ketua
Prof. Dr. Latifah K. Darusman Anggota
Prof (r). Dr. Maharani Hasanah Anggota
Diketahui
Ketua Program Studi Kimia
a.n. Dekan Sekolah Pascasarjana Sekretaris Program Magister
Prof. Dr. Ir. Latifah. K. Darusman
Dr. Ir. Naresworo Nugroho, M.S
Tanggal Lulus:
Tanggal Ujian:
Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis: Prof. Dr. Purwantiningsih Sugita
PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karunia dan kemudahan yang diberikan sehingga penulis dapat menyelesaian studi pada program Magister Sains Institut Pertanian Bogor, dengan menghasilkan karya ilmiah berupa tesis dengan judul Isolasi Xantorizol dari Temulawak Terpilih Berdasarkan Nomor Harapan. Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Uji Biofarmaka Pusat Studi Biofarmaka (PSB) LPPM IPB, Laboratorium Kimia Organik dan Kimia Analitik Departemen Kimia FMIPA IPB mulai bulan Mei 2008 sampai bulan Februari 2009. Penelitian ini merupakan bagian dari Kerjasama Kemitraan Penelitian Pertanian dengan Perguruan Tinggi (KKP3T) Tahun 2007 dan kerja sama antara Pusat Studi Biofarmaka LPPM-IPB dengan Balai Penelitian Tanaman Rempah dan Obat (Balittro) Bogor dengan judul “Potensi Temulawak Terstandar Untuk Menanggunalangi Flu Burung“. Selama menempuh studi program magister sains, penulis banyak mendapatkan bantuan moril dan material dari berbagai pihak. Untuk itu ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada Prof. Dr. Suminar S. Achmadi sebagai pembimbing utama, Prof. Dr. Latifah K. Darusman dan Prof (r). Dr. Maharani Hasanah sebagai pembimbing anggota, Prof. Dr. Purwantiningsih Sugita sebagai penguji, ketua dan staf pengajar Program Studi Kimia Sekolah Pascasarjana IPB atas semua ilmu, bimbingan, dan saran yang sangat berarti bagi penulis dalam menyelesaikan studi. Terima kasih kepada PSB atas dilibatkannya penulis menjadi bagian dalam penelitian KKP3T dan kepada para staf PSB yang telah banyak memberi semangat dan bantuan dalam penelitian ini. Terima kasih tak terhingga khusus kepada kedua orangtuaku yang telah memberikan dorongan, doa dan pengertian selama penulis menempuh studi. Tak lupa kepada Wahyu Diana, terima kasih atas doa dan dukungannya. Kepada teman-temanku di Program Studi Kimia, penulis ucapkan terima kasih karena telah menjadi teman dan sahabat, semoga pertemanan dan persahabatan yang tulus tetap terjalin selamanya. Akhirnya seraya berserah diri ke hadirat Allah SWT, penulis mempersembahkan karya ini dengan harapan semoga bermanfaat.
Bogor, Januari 2010 Dian Asriani
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Yogyakarta pada tanggal 21 Februari 1985 dari Ayah Irpan Ganda Putra, S.H., M.H. dan Ibu Muasriyah, B.Sc. Penulis merupakan putri pertama dari dua bersaudara. Tahun 2002 penulis lulus dari SMA Negeri 3 Semarang dan pada tahun yang sama lulus seleksi masuk IPB melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB di Jurusan Kimia FPMIPA hingga berhasil menyelesaikan studi pada bulan Juli 2006. Kemudian pada September 2006 penulis melanjutkan studi ke Program Magister Kimia Sekolah Pascasarjana IPB. Sejak tahun 2008 penulis bekerja sebagai dosen honorer di Jurusan Ilmu Gizi dan Kesehatan Masyarakat Universitas Indonusa Esa Unggul (UIEU), Jakarta, dan pada tahun 2009 penulis diterima sebagai Calon Pegawai Negeri Sipil di Badan Standardisasi Nasional (BSN).
DAFTAR ISI Halaman DAFTAR TABEL ........................................................................................... xiii DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xiii DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................xiv PENDAHULUAN ........................................................................................... 1 Latar Belakang ......................................................................................... 1 Tujuan Penelitian ...................................................................................... 3 TINJAUAN PUSTAKA .................................................................................. Temulawak ................................................................................................ Komposisi Kimia Temulawak ................................................................. Xantorizol .................................................................................................. Aktivitas Biologis Xantorizol ................................................................... Isolasi Xantorizol (Hwang 2000) ..............................................................
4 4 6 8 8 9
METODE PENELITIAN ................................................................................. 10 Alat dan Bahan .......................................................................................... 10 Prosedur Penelitian .................................................................................. 10 HASIL DAN PEMBAHASAN ....................................................................... 13 Sampel Temulawak Terpilih ..................................................................... 13 Isolasi Xantorizol Metode Hwang............................................................. 15 Isolasi Xantorizol Metode Modifikasi ....................................................... 20 SIMPULAN DAN SARAN ............................................................................ 24 DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 25 LAMPIRAN .................................................................................................... 29
DAFTAR TABEL Halaman 1 Komposisi rimpang temulawak ................................................................
6
2 Kadar minyak atsiri rimpang temulawak .................................................
7
3 Komponen minyak temulawak ………………………………………….
7
4 Kandungan xantorizol keempat jenis sampel temulawak ........................
13
5 Ciri agrobiofisik lokasi penanaman temulawak ………………………...
15
DAFTAR GAMBAR Halaman 1 Tanaman temulawak dan irisan rimpangnya …........................................
6
2 Struktur kimia xantorizol .........................................................................
8
3 KLT fraksi hasil separasi kolom metode Hwang ………………………
16
4 Skema reaksi asetilasi xantorizol …………………………………………
16
5 Hasil reaksi asetilasi ……………………………………………………
17
6 KLT standar xantorizol dan fraksi xantorizol terasetilasi ………………
17
7 Perbandingan spektrum FTIR sebelum dan setelah asetilasi (metode Hwang) ……………………..……………………………………
18
8 KLT fraksi xantorizol terasetilasi hasil separasi kolom metode Hwang …..
19
9 KLT fraksi dugaan xantorizol metode Hwang .........................................
20
10 KLT fraksi xantorizol hasil asetilasi ........................................................
22
11 Perbandingan spektrum FTIR ekstrak etanol sebelum dan setelah asetilasi (metode modifikasi) ……………………………………………
22
12 KLT preparatif fraksi xantorizol hasil asetilasi metode modifikasi ..........
23
13 KLT fraksi xantorizol 1 dan 2 hasil asetilasi metode modifikasi …………
23
14 KLT fraksi dugaan xantorizol metode modifikasi ....................................
24
DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1 Diagram alir isolasi xantorizol .................................................................
32
2 Analisis statistika pengaruh lokasi tanam dan nomor harapan terhadap kandungan xantorizol ……………………………………………………
33
3 Contoh kromatogram HPLC pemilihan sampel berdasarkan kadar xantorizol tertinggi dan contoh perhitungannya …………………………
34
4 a. Spektrum FTIR fraksi aktif xantorizol hasil kolom sebelum asetilasi (metode Hwang) ...................................................................................
36
b. Spektrum FTIR fraksi aktif xantorizol hasil kolom setelah asetilasi (metode Hwang) ……………………………………………………
37
c. Spektrum FTIR fraksi dugaan xantorizol (metode Hwang) .................
38
5 Kromatogram HPLC fraksi dugaan xantorizol (metode Hwang) …….…
39
6 Kromatogram HPLC standar xantorizol ...................................................
39
7 Kromatogram LC-MS fraksi dugaan xantorizol (metode Hwang) ……...
40
8 a. Spektrum FTIR sampel ekstrak etanol temulawak sebelum asetilasi (metode modifikasi) ............................................................................ b. Spektrum FTIR sampel ekstrak etanol temulawak setelah asetilasi (metode modifikasi) ............................................................................. c. Spektrum FTIR fraksi dugaan xantorizol (metode modifikasi) ...........
41 42 43
9 Beberapa rumus struktur komponen yang mungkin terdapat dalam temulawak ………………………………………………………………
44
10 Kromatogram HPLC fraksi dugaan xantorizol (metode modifikasi) ……
44
11 Kromatogram LC-MS fraksi dugaan xantorizol (metode modifikasi) …..
45
