kromatografi gas spektrometri massa (GCMS). GC-MS dioperasikan menggunakan kolom Rtx-5MS (panjang 30 meter, ID 0,25 mm), dengan suhu oven 80"C, suhu injektor 300oC,mode injektor split, waktu sampling I menit, tekanan 35,6 kPa, aliran total 77,7 ml/menit, aliran kolom 0,68 mllmin, kecepatan linier 30,3 cm/detik, rasio Slit 99,7. Identifikasi komponen-komponen minyak nilam dilakukan dengan melihat databasedan membandingkan massa speklra masing-masingkomponen yang teridentifikasi denganliteratur dan publikasi. 2.2.2 ldentifikasi sifat fisiko-kimia komponen penyusunminyak nilam Identifikasi sifat fisiko-kimia dilakukan dengan menggunakan Program Hyperchem. Struktur molekul masing-masing komponen minyak nilam yang diperoleh dari analisis GCMS digambar menggunakan program Hyperchem dan dioptimasi dengan menggunakan energetic optimisation procedure (Hyperchem). Perhitungan sifatsifat fisiko-kimia yang meliputi diemeter efektif, hidrofobisitas, momen dwikutub dan polarisabilitas dihitung menggunakan menggunakan metoda Molecular mechanics (MM2) (Braeken et al., 2005). Perhitungan diameter efektif molekul masing-masing komponen penyusun minyak nilam dilakukan menggunakan prosedur kalkulasi diameter molekul dan optimisasi energetik (Van der Bruggen, et al. 1999; Braeken, et a1.,2005). Perhitungan diameter efektif masing-masing komponen berdasarkanpersamaanberikut : d ,:2la
+ bln
(1 )
Ket: panjangmolekul a: b: diemeter molekul (Van der Bruggen, et a 1 .,1999)
nefrtian I nfu stri I{asif cPe
81
3.
HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1
Komponen kimia penyusun minyak nilam
Hasil analisis GC-MS komponen kimia penyusun minyak nilam ditunjukkan pada Tabel 1. Hasil analisis minyak nilam dengan menggunakan GC-MS menunjukkan bahwa terdapat l5 komponen kimia penyusunminyak nilam yang dapat teridentifikasi. Komponenkomponen kimia penyusunminyak nilam hasil analisis yang mempunyai persentaseterbesar berdasarkanpersentase area adalah patchouli alcohol (32,60yo), 8-guaiene (23,01o/o),oguaiene(l5,9IoA), seychellene(6,950/0), dan opatchoulene (5,47o/o).Kecenderungan hasil penelitian yang hampir sama telah dilaporkan oleh beberapapeneliti sebelumnya.Corine dan Sellier (2004) melaporkan 5 komponen utama penyusun minyak nilam berturut-turut adalah patchouli alcohol (32,20 ), 8-guaiene(l6,7a/a), o-guaiene(15,60 ), u-patchoulene(5,5%) dan seychellene (5,3%). Dung et al. (19S9) melaporkan 5 komponen utama penyusun minyak nilam dari Vietnam berturut-turut adalahpatchouli alkohol (37,8o ), o-bulnesene (6-guaiene) (I4,7yo), u,-guaiene(13,4o/o),apatchoulene(8,0%), seychellene(7,5%). Perbedaan komponen kimia penyusun minyak nilam secara kualitatif maupun kuantitatif selain dapat disebabkan karena perbedaan faktor-faktor lingkungan daerah asal yang berbeda,juga dapatdisebabkanoleh perbedaancara pemanenan,perlakuan proses pasca panen, kondisi penyulingan dan penyimpananminyak. Menurut Nickavar et al. (2004), pertredaan komposisi dan jumlah komponen penpsun minyak dapat disebabkan karena variabilitas dari subspesies tanaman dan eksistensi chemotypes yang berbeda. Sedangkan menurut Hosni et al. (2008) perbedaankomposisi kimia minyak atsiri dari spesies yang sama dan dari daerah yang berbeda disebabkan karena perbedaan kompleksnya metabolisme sekunder, chemotypesyang berbeda atau proses adaptasi khususnyaterhadapkondisi ekologi. '/o[ume2i, tt[o.2, Ofrjofier2010
Tabel l. Komponen kimia penyusunminyak nilam No. puncak
I
Wbktu retensi
Nama senyawa
14,692 $-Patchoulene
BM (e/mol) 244 CrsHz+
Formula
Stmkturkimia
Yorelatif
2,34
B'
CrsHzr
204
l, l7
2.6.6-Trimethyl- CsH2aO cyclohex-2-en1-vl
208
0,55
CrsHz+
204
3,49
15,458 o-Guaiene
CrsHz+
204
15,91
15,692 Seychellene
CtsHz+
204
6,95
1 5,75 8
CrsHz+
204
0,69
CrrHz+
204
5,47
2
14,733 B-Elemene
a
15,183
4
15,258 transCaryophyllene
5
6
J
8
a-Humulene
15,875 cr-Patchoulene
nefitian I nfust i I{asi I cPe
82
'l/ofume23,$fo.2, O((o6er2010
No. puncak
I
Waktu Nama senyawa retensi 15,925 a-Curjunene
10
15,975 clsCaryophyllene
n
16,050 B-Selinene
Formula C,sHza
,';BM (s/mol) 204
*: CrsHzr
204
CrsHza
204
Strukturkimia
o/orelatif
r,47
t ,4 5
4,49 X2C:Q
t2
16,233 Aromadendren
CrsHu
204
0,62
1.3
16,350 p-Chamigrene
C:,,.Hu
204
a-a
T4
I6,454 5-Guaiene
CrsHz+
204
15
18,708 Patchouli
C15H26O
222
grc: {tb
23,07
32,60
alkohol
I{a siI cP enefitia n I nfust i
83
23,$ro.2, Ofrgofier 2A10 '{/o[ume
3.2
ldentifikasi Sifat Fisiko-Kimia Komponen Penyusun Minyak Nilam
Hasil perhitungan sifat-sifat komponen penyusun minyak nilam hasil perhitungan menggunakan metoda molecular mecltanics (MM2), yang meliputi diameter efektif, hidrofobisitas (Log P), momen dwikutub dan*' polarisabilitas dapat dilihat padaTabel 2. Perbedaan sifat fisiko-kimia yang signifikan antara patchouli alkohol dan komponen penyusun minyak nilam yang lain adalah sifat hidrofobisitas dan momen dwikutub. Patchouli alkohol mempunyai nilai hidrofobisitas yang lebih kecil, dan nilai momen dwikutub yang lebih besar jika dibandingkan dengan komponen-komponen
kimia penyusun minyak nilam yang lain. Hal ini dapat disebabkankarena patchouli alkohol memiliki gugushidroksi (-OH). Hidrofobisitas dari suatu senyawa, dinyatakan dengan koefisien partisi (Log P). Koefisien partisi merupakan konsentrasi dari senyawa di dalam oktanol dan konsentrasi di dalam air, dan ini menunjukkan hidrofobisitas suatu molekullsenyawa. Menurut Btaeken, et al, (2005), molekul dengannilai hidrofobisitas (Log P) lebih rendah umumnya mempunyai gugus -OH atau O lebih banyak dibandingkan dengan molekul lain yang mempunyai nilai hidrofobisitas lebih tinggi, sehingga dapat membentuk ikatan hidrogen dengankomponen organik yang mempunyai gugus aktif.
Tabel2. Sifat fisiko-kimia komponenpeny usun minyak nilam hasil perhitunganmenggunakan metode molecular mechanics(}l4]|l4z No
2 J
Diemeter efektif
Hidrofobisitas (Los P)
B-Patchoulene
2,29
4 , lI
B-Elemene
?
4,95
4-(2.6.6-Trimethyl cyclohex-2-en-1-yl)pentan-2one
2,62
5,7r 25,58
Komponen
25,0I
Polarisabilitas
(A)
Momen dwikutub
0,10 23,66
0,r7
0,67
4
trans-Caryophyllene
1A ^
4.87
26,37
0,r 0
5
a-Guaiene
2,30
4,13
)a 51
0,25
6
Seychellene
2"21
4,t0
24,05
0,34
u-Humulene
2,79
4,65
26,95
0,53
8
u-Patchoulene
, Rl
4,11
25,01
0,10
9
o,-Gudunene
))?
4,43
26,56
0,11
l0
cis-Caryophyllene
1,94
4,87
26,37
0"r0
l1
B-Selinen
2 ,3 1
4,90
26,48
0,11
l2
Aromadendrene
))?
4,65
26,56
0,30
l3
B-Chamigrene
))7
4,51
25,62
0,20
t4
6-Guaiene
2,41
4,13
)4 57
0,25
l5
Patchouli alkohol
2,70
2,54
25,45
7,07
enefitian I ndus*i I{asi I cP
84
'l/o[ume23,$fo.2, Ofuofier2010
Patchouli alkohol juga mempunyai nilai momen dwikutub yang lebih besar jika dibandingkan dengan komponen-komponen kimia penyusun minyak nilam yang lain. Momen dwikutub dari sebuah molekul merupakan jumlah dari permanent dipglg momentp o dan induced dipole rnomentp"'o. Molekul dengannilai momen dwikutirb tinggi memiliki nilai polaritas yang makin tinggi yang berarti makin polar sifat molekul tersebut, sebaliknya molekul yang memiliki nilai momen dwikutub rendah maka molekul tersebut memiliki nilai polaritas yang juga rendahVan der bruggen,et al. (1999). Dari Tabel 2 dapat diketahui bahwa sifat-sifat kimia komponen-komponen penyusun minyak nilam yang menunjukkan perbedaan yang signifikan adalah sifat hidrofobisitas. Oleh karena itu diharapkan kadar patchouli alkohol dapat ditingkatkan denganmetodepemisahanmenggunakandasar mekanismeperbedaanhidrofobisitas. Salah satu metoda pemisahan yang menggunakan perbedaan mekanisme hidrofobisitasadalahteknologi membran.Pada membran nanofiltrasi proses pemisahannya berdasarkan pada perbedaan ukuran partikel bahan dengan ukuran pori-pori membran dan adanya interaksi kimia antara komponen penyusun membran dengan bahan yang akan dipisahkan (Mulder, 1996). Kemampuan membran unfuk memisahkankomponen suafu campuran dipengaruhi oleh perbedaan sifat fisika dan kimia komponen yang akan dipisahkan (Baker, 2004). Berdasarkankaidah like dissolves like, mekanisme pemisahan ini diharapkan dapat terjadi apabila material membranyang digunakanbersifathidrofilik. Membran dapat dibedakan menjadi dua jenis, hidrofilik dan hidrofobik. Membran yang bersifat hidrofilik mempunyai sisi aktif yang bersifat polar, yang akan berinteraksi dengan molekul/senyawa penetran yang juga bersifat polar. Interaksi antarapenetrandengan membran dapat terjadi melalui ikatan kimia, yaitu ikatan hidrogen. Oleh karena itu peningkatan kadar patchouli alkohol diduga ltasi I Qenefitian I nfu st ri
85
dapat dilakukan dengan menggunaka membran yang bersifat hidrofilik. Salah satu material membran yang bersifat hidrofilik adalah selulosa asetat. Sifat hidrofilik dar selulosa asetat mempengaruhi kemudaha interaksidan difusi molekul/senyawapenetra dalam membranjika masing-masingmembran dan solut memiliki kesamaanatau perbedaa kepolaranataupunmuatan(Fried, 1995). Selulosa asetat merupakan salah satu polimer sebagai material membran yang bersifat hidrofilik. Hasil perhitungan sifa hsiko-kimia selulosa asetat menggunaka metoda molecular mechanics (MM2) menunjukkan bahwa selulosa aseta mempunyai nilai hiropobisitas (Log P) 2,29 momen dwikutub 1,15dan polarisabilitas2,29 Selulosaasetatmempunyainilai hidrofobisita hampir sama dengan nilai hidrofobisita patchouli alkohol jika dibandingkan dengan komponen penyusun minyak nilam lain. Berdasarkanuraian tersebutpeningkatankada patchouli akohol diduga dapat dilakukan dengan menggunakan membran selulosa asetat. Interaksi patchouli alkohol dan selulos asetat melalui ikatan hidrosen dapa dimodelkan program menggunakan Hiperchem seperti ditunjukkan pada Gamba
'/o[ume23,No. 2, Ofuo\er2010
hidrogen antarapatchouli alkohol dan selulosa asetat sebagai material membran. Namun, hal ini harus dibuktikan lebih lanjut dengan penelitian penggunaan membran dalam meningkatkan kadar patchouli alkohol di dalam minyak nilam. DAFTAR PUSTAKA Ikatan hidrogen 2
Burt, S. 2006.J. Food Microbiology. Essential Oil, Their Antibacterial Properties and Potential Applications in Foods - a Review.94:223-253
(c) Gambar 3. Patchouli alkohol (a), selulosaasetat (b), ikatan hidrogen antara patchouli alkohol dan selulosa asetat (c)
( & = C ,O = O,*:H) Berdasarkan alasan tersebut dapat dinyatakanbahwa peningkatankadar patchouli alkohol di dalam minyak nilam diduga dapat terjadi melalui mekanismeterbentuknyaikatan hidrogen antarupatchouli alkohol dan selulosa asetat, untuk itu perlu dibuktikan dengan penelitian lebih lanjut yaitu penggunaan membran terutama membran yang terbuat dari material yang bersifat hidrofilik (salah satunya adalah selulosa asetat) dalam peningkatan kadar patchouli alkohol di dalam minyak nilam. 4.
KESIMPULAN
Braeken, L., Ramaekers,R., Zhang, Y., Maes, G., Van der Bruggen, B. and Vandecasteele, C. 2A05. J. Membran Science. Influence Hydrophobicity on Retention in Nanofiltration of Aqueous Solutions Containing Organic Compounds.271:I-9 Corine, M.B. and Sellier,N.M.2004. J. Essent. Oil Res. Analysis of The Essential Oil of Indonesian Patchouli (Pogostemon cablin Benth.) Using GC/MS (EI/CD. 1 6 : 1 7 -1 9 Donelian,A., Carlson,L.H.C.,Lopesa,T.J.and Machado,R.A.F.2009. J. Supercritical Fluids. Comparison of Extraction of (Pogostemon Patchouli cablin) Essential Oil with Supercritical COt and by SteamDistillation.43: 15-20
(Log Hidrofobisitas P), momen dwikutub dan polarisabilitas dari masingmasing komponen penyusun minyak nilam dapat dihitung dengan menggunakan metoda molecular mechanics (MM2) dengan program Hiperchem. Perbedaansifat patchouli alkohol dan rrasing-masing komponen penyusun minyak nilam yang paling signifikan adalah sifat hidrofobisitas dan momen dwikutub. Berdasarkan perbedaan tersebut dipilih selulosa asetatyang bersifat hidrofilik sebagai material membran. Dengan permodelan interaksi antarapatchouli alkohol dan selulosa asetat menggunakan metoda molechular mechanics (MM2) diusulkan bahwa interaksi kimia yang terjadi adalah terbentuknya ikatan I{asiI cPe nefitinn I nfu stri
Baker, R.W. 2004. Membrane.Tbchnolog1,, and Applications. California. John Wiley and Sons
D*g, N.X., Pier,A.L. Tran, H.T. and La,D.M. 1989. J. Essent. Oil Rps. Chemical Composition of Patchouli Oil from We t n a m. 3I:-2 EssentifilOil Associationof USA. 1975.EOA Spesifications and Standard.New York Federal Regulations Code. 2002. Food and Drugs Administration, from the U.S. Government Printine Ofhce via GPO 86
q/ofume23, Ttro.2; OQjober2010
Access Government [CITE: 2lCFRl72.5 101,U.S.A. 3: 49-52 Fried, J. R. f995. Polymer Science and Technologt University of Cincinnati. Oxford. Prentice-Hall International Inc. Hosni,K., Msaada,K., Taarit.M.8., Olchikh, O., Kallrl, M., and Marzouk, B. 2008. J. Industrial Crops and Products. Essential oil composition of Hypericum perfoliatum Hypericum L. and tomentasum L. Growing Wild in Tunisia.27.308-314 Mulder, M. 1996. Basic Principle of Technologt London. Membrane Kluwer Academic Publ. Nickavar, B., Mojab, F., and Dolat-Abadi, R. 2004. J. Food Chemistry. Analysis of Essential Oil of Two Thymus Species from lran.90: 609-611
I{asif Qenefitinn I nftnt i
Standar Nasional Indonesia. 2006. Standar Minyak Nilam. SNI: 06-2385-2006. Jakarta Suryatmi, R.D. 2008. Fralrsinasi Minyak Nilam. Prosiding Konferensi Nasional Minyak Atsiri: 131-136 Van der Bruggen, B., Schaep.J., Wilms, D. and Vandecasteele.1999.J. Membrane Science. Influence of Molecular Size, Polarity and Charge on the Retention Molecules by of Organic Nanofiltration. I 56:.29 -41 Yanyan, F.N., Zainuddin, A. dan Sumiarsa,D. 2004. PerkembanganTeknologi TRO. Peningkatan Kadar Patchouli Alkohol dalam Minyak Nilam (Patchouli Oil) dan Usaha Derivatisasi Komponen (2): 16 12-78 Minornya.
87
2010 '/o[ume23,futo.2, OQlofier
