PENGARUH TEKANAN DAN SUHU PADA KONDISI EVAPORASI EKSTRAK DAUN TEH HIJAU
DODO HANDOKO
DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2007
ABSTRAK DODO HANDOKO. Pengaruh Tekanan dan Suhu pada Kondisi Evaporasi Ekstrak Daun Teh Hijau. Dibimbing oleh DUDI TOHIR dan BAMBANG SRIJANTO. Pemanfaatan bahan-bahan alami sebagai sarana penunjang kesehatan sebenarnya telah diterapkan oleh manusia sejak lama, terutama tanaman teh (Camellia sinensis). Teh hijau merupakan salah satu jenis produk teh yang diperoleh tanpa mekanisme fermentasi. Teh hijau berkhasiat untuk menyembuhkan berbagai penyakit terutama penyakit kanker, karena kandungan senyawa polifenol yang melimpah, terutama epigalokatekin, epigalokatekin-galat, epikatekin, dan epikatekin-galat. Berbagai macam perlakuan telah digunakan untuk mengoptimumkan ekstraksi polifenol yang terdapat dalam teh hijau, tetapi perlakuan kondisi evaporasi pelarut belum banyak dilaporkan. Dalam penelitian ini, 80 gram serbuk teh hijau berukuran 18 mesh dimaserasi dalam 800 ml air bebas ion, selama 20 menit pada suhu konstan, yaitu 80 °C. Setelah itu, larutan diuapkan dengan 3 variasi tekanan dalam labu (80, 90, dan 100 mBar) dan 3 variasi suhu penangas (50, 60, dan 70 °C), selanjutnya ditentukan kondisi optimumnya berdasarkan laju penguapan tertinggi. Kondisi optimum evaporasi diperoleh pada saat tekanan dalam labu dan suhu penangas berturut-turut adalah 90 mBar dan 70oC, dengan waktu dan laju penguapan sebesar 0,7425 jam dan 0,0707 (g/det). Kadar polifenol dari 80 gram serbuk teh hijau ditentukan dengan spektrofotometri sinar tampak pada panjang gelombang 725 nm, perolehannya sebesar 25,4136 ppm atau 3,63% (b/b).
ABSTRACT DODO HANDOKO. Effect of Pressure and Temperature on Evaporation Condition of Green Tea Extract. Supervised by DUDI TOHIR and BAMBANG SRIJANTO. Natural substances have been studied and applied as health supplements by human being for long ago, especially tea crop (Camellia sinensis). Green tea represents one of type of tea products that is obtained by nonfermentation mechanism. It is useful to heal various diseases especially cancer, caused by the excess of polyphenols substances, such as epigallocatechin, epigallocatechin-gallate, epicatechin, and epicatechin-gallate. Many treatments have been used to optimized green tea polyphenols extraction, but solvent evaporation condition treatments have not been reported. In this research, 80 grams of crushed green tea leaves in 18 mesh of size was macerated in 800 ml deionized water, for 20 minutes at 80oC constant temperature. Further, it was evaporated by the three different flask pressure (80, 90, and 100 mBar) and water bath temperatures (50, 60, and 70oC). Then the optimum condition was determined by the highest evaporation rate. This condition was 90 mBar of pressure at 70oC, in 0,7425 hours and 0,0707 g/s of evaporating rate. The polyphenols content from 80 grams of sample was determined by UV-Vis spectrophotometry at 725 nm, and obtained 3,63% (25,4136 ppm) of polyphenols content.
ii
PENGARUH TEKANAN DAN SUHU PADA KONDISI EVAPORASI EKSTRAK DAUN TEH HIJAU
DODO HANDOKO
Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada Departemen Kimia
DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2007
Judul : Pengaruh Tekanan dan Suhu pada Kondisi Evaporasi Ekstrak Daun Teh Hijau Nama : Dodo Handoko NIM : G01499074
Menyetujui,
Pembimbing I,
Pembimbing II,
Drs. Dudi Tohir, MS. NIP 131 851 277
Ir. Bambang Srijanto NIP 680 003 303
Mengetahui, Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor
Prof. Dr. Ir. Yonny Koesmaryono, MS NIP 131 473 999
Tanggal lulus:
PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan penelitian yang berjudul Pengaruh Tekanan dan Suhu pada Kondisi Evaporasi Ekstrak Daun Teh Hijau. Penulis mengucapkan terima kasih kepada Bapak Drs. Dudi Tohir, MS dan Bapak Ir. Bambang Srijanto, selaku pembimbing yang telah memberikan masukan dan pengarahan kepada penulis. Terima kasih tak terhingga kepada kedua orangtua tercinta, Ibu Prof. Dr. Ir. Tun Tedja Irawadi, MS selaku ketua Departemen Kimia, Bapak Prof. Dr. Ir. Yonny Koesmaryono, MS selaku Dekan FMIPA IPB, Bapak Kusnata, mas Pipit, dan Agung serta adikku tercinta Wulandari yang selalu memberikan doa, dorongan semangat, bantuan materi, kesabaran, dan kasih sayang serta kepercayaan kepada penulis. Terima kasih juga penulis ucapkan kepada staf dan laboran di Laboratorium Teknologi Farmasi dan Medika, sahabatku Wakhid Lukas S. Si, Budi Arifin S.Si, Mas Herry, Pak Sabur, Ibu Yenni, Ibu AA, Teh Nung, Marudut serta teman-teman Mexindo 18 atas bantuan, masukan dan kerja samanya selama penelitian dan penulisan karya ilmiah ini Semoga karya ilmiah ini dapat bermanfaat bagi dunia ilmu pengetahuan.
Bogor, Mei 2007 Dodo Handoko
v
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 11 Juni 1981 sebagai anak kedua dari tiga bersaudara, anak pasangan Soerodjo HS dan Tjitjih. Pendidikan formal penulis sampai tingkat SMU diselesaikan di Jakarta, yaitu SD Negeri 04 Petang Pondok Pinang, SMP Negeri 87 Pondok Pinang, dan SMU Negeri 29 Jakarta dari tahun 1987-1999. Penulis diterima di Program Studi Kimia, Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor melalui jalur Seleksi Penerimaan Mahasiswa Baru (SPMB) pada tahun 1999. Bidang yang diminati ialah Kimia Organik. Selama masa studi, penulis menjadi asisten praktikum mata kuliah Kimia Dasar I dan II, Kimia Organik, dan Aplikasi Komputer Program Studi D3 Analisis Kimia. Pada tahun 2002 penulis melakukan Praktik Kerja Lapangan di Badan Tenaga Nuklir (BATAN) Pasar Jumat, Jakarta. Penulis juga pernah menjabat staf Maintenance di Laboratorium Komputer Kimia IPB di tahun 2004, serta aktif dalam kegiatan-kegiatan organisasi kemahasiswaan selama kuliah, seperti Badan Kerohanian Islam Mahasiswa (BKIM), Badan Eksekutif Mahasiswa FMIPA, Himpunan Mahasiswa Kimia. Selain aktif di Kampus, Penulis juga pernah mengajar di Lembaga Bimbingan Belajar Bintang Pelajar Bogor pada tahun 2000 dan hingga saat ini masih aktif mengajar di Lembaga Bimbingan Belajar Primagama Merdeka Bogor sejak tahun 2004 dengan bidang pelajaran kimia SMP dan SMA.
DAFTAR ISI Halaman DAFTAR TABEL.......................................................................................................
vii
DAFTAR GAMBAR ..................................................................................................
vii
DAFTAR LAMPIRAN...............................................................................................
vii
PENDAHULUAN ......................................................................................................
1
TINJAUAN PUSTAKA Tanaman Teh..................................................................................................... Kandungan Polifenol Teh Hijau........................................................................ Optimalisasi Metode Ekstraksi Teh Hijau ........................................................ Penguapan Pelarut............................................................................................. Analisis Kuantitatif Polifenol............................................................................
1 2 3 3 4
BAHAN DAN METODE Bahan dan Alat.................................................................................................. Metode Penelitian.............................................................................................. Ekstraksi............................................................................................................ Analisis Kuantitatif Total Polifenol ..................................................................
4 4 4 5
HASIL DAN PEMBAHASAN Ekstraksi Serbuk Daun Teh Hijau..................................................................... Optimalisasi Kondisi Evaporasi Ekstrak Cair Teh Hijau..................................
5 6
Analisis Kadar Polifenol Ekstrak Teh Hijau ...................................................................
7
SIMPULAN DAN SARAN Simpulan ...........................................................................................................
8
Saran .................................................................................................................................
8
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................................
8
LAMPIRAN................................................................................................................
10
DAFTAR TABEL Halaman 1
Kandungan flavonoid daun teh hijau dan teh hitam tiap 100 g bobot ..................
2
2
Peubah evaporasi ekstrak cair yang digunakan pada penelitian...........................
4
DAFTAR GAMBAR Halaman 1
Daun tanaman teh .................................................................................................
1
2
Struktur polifenol terbesar pada daun teh hijau....................................................
3
3
Pengaruh tekanan dan suhu terhadap waktu evaporasi ........................................
6
4
Pengaruh tekanan dan suhu evaporasi terhadap laju penguapan air.....................
7
5
Pengaruh suhu dan tekanan terhadap konsentrasi polifenol .................................
7
DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1
Jenis-jenis kelompok teh ......................................................................................
11
2
Kandungan senyawa kimia teh hijau ....................................................................
11
3
Diagram alir penelitian .........................................................................................
12
4
Kadar air serbuk teh hijau (AOAC 1984).............................................................
13
5
Kadar abu serbuk teh hijau (AOAC 1984) ...........................................................
13
6
Hasil evaporasi ekstrak cair daun teh ...................................................................
14
7
Hasil pemetaan kehomogenan laju penguapan air ...............................................
15
8
Hasil analisis dengan metode GLM .....................................................................
16
9
Analisis ragam pengaruh tekanan labu dan suhu terhadap penguapan air ...........
18
10 Hasil analisis laju penguapan air ..........................................................................
18
11 Kurva larutan standar ...........................................................................................
18
12 Kadar polifenol ekstrak daun teh..........................................................................
19
13 Alat penguap putar Laborota 4003 control vario .................................................
20
PENDAHULUAN Beragam cara untuk mendapatkan kesehatan yang optimal seperti berolah raga, mengkonsumsi makanan yang bernutrisi tinggi, dan mengkonsumsi obat-obatan. Namun, penggunaan obat-obatan perlu diwaspadai terutama jika obat tersebut berasal dari bahan sintetik. Hal ini disebabkan karena obat sintetik memiliki efek samping terhadap organ tubuh seperti pada ginjal. Oleh karena itu, seiring dengan kemajuan di bidang kesehatan, saat ini mulai dikembangkan obatobatan yang berasal dari alam. Pemanfaatan bahan-bahan alami sebagai sarana penunjang kesehatan sebenarnya telah diterapkan oleh manusia sejak lama, terutama tanaman teh. Teh (Camellia sinensis) pertama kali diperkenalkan oleh kaisar Cina Shen Nung (2737 SM) karena mempunyai aroma yang khas dan sekaligus dapat menjaga kesehatan tubuh (Trevisanato 2000). Sejak saat itu, teh telah mulai merebak ke seluruh penjuru dunia karena dapat memberikan perasaan nyaman dan segar ketika meminumnya. Saat ini telah dikenal ada empat jenis teh dan salah satunya adalah teh hijau yang telah menunjukkan banyak manfaatnya dalam kesehatan. Beberapa penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa teh hijau bermanfaat sebagai antibakteri, antioksidan, antiradang, dan antikanker (Miller 2005). Zat aktif dalam teh hijau menurut Picard (1996) antara lain adalah katekin, epikatekin (EC), galokatekin (GC), epigalokatekin (EGC), epigalokatekin galat (EGCG), epikatekin galat (ECG). Senyawa tersebut dikelompokkan dalam senyawa polifenol. Ekstraksi teh hijau telah dilakukan sebelumnya di antaranya oleh Song (2001), menggunakan metode maserasi dengan ragam suhu, waktu, dan nisbah bahan baku-pelarut. Diperoleh bahwa ekstraksi menggunakan pelarut air pada suhu 90ºC selama 10 menit secara signifikan meningkatkan rendemen ekstrak polifenol dibandingkan dengan pada suhu yang lebih rendah. Namun, untuk mutu ekstrak yang lebih baik digunakan suhu 80ºC karena beberapa senyawa yang tidak diinginkan turut terekstrak pada suhu 90ºC atau lebih. Selama ini proses penguapan pelarut pada ekstraksi teh hijau belum mendapat perhatian
lebih lanjut sehingga perlu dilakukan optimalisasi pada kondisi evaporasi dengan mengatur suhu penangas dan tekanan dalam labu rotavapor. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh suhu dan tekanan dalam evaporasi pelarut dan konsentrasi polifenol. Selain itu, diharapkan dapat memperoleh kondisi optimum proses penguapan pada pengolahan ekstrak cair teh hijau. Dengan cara tersebut diharapkan proses pengambilan zat aktif menjadi lebih efektif dan efisien sehingga biaya produksi menjadi lebih rendah dengan kualitas yang lebih tinggi.
TINJAUAN PUSTAKA Tanaman Teh Tanaman teh termasuk jenis tanaman semak yang umumnya dapat tumbuh dengan baik di daerah beriklim tropis dan sub tropis dengan ketinggian antara 200 dan 2000 meter di atas permukaan laut dengan suhu kelembaban berkisar 14-25°C. Ketinggian tanaman teh jenis assamica dapat mencapai 6-20 meter. Perkebunan teh umumnya selalu menjaga pertumbuhan tanaman dengan cara melakukan pemotongan sehingga akan mempermudah pemetikan pucuk daun teh. Ketinggian tanaman teh selalu dipelihara agar kurang dari 2 meter. Bunga teh berwarna putih kekuningan dengan diameter 2,5-4 cm, daun teh berukuran panjang sekitar 4-15 cm dengan lebar 2-5 cm dapat dilihat pada Gambar 1 (Wikipedia 2007).
Gambar 1 Daun tanaman teh. Daun teh hasil produksi terbagi atas empat kelompok teh, yaitu teh hitam, teh hijau, teh oolong, dan teh putih. Pengelompokan berdasarkan pada proses produksi. Teh hitam dan teh oolong diperoleh melalui fermentasi, sedangkan teh hijau dan teh putih diperoleh tanpa
2
fermentasi. Bentuk dan warna keempat kelompok teh dapat dilihat pada Lampiran 1. Menurut Mukhtar (2000), tahap awal memproduksi teh hitam dan oolong adalah dengan melayukan daun teh segar sehingga bobotnya menjadi 55% dari bobot awalnya. Tahapan proses pembuatan teh hitam menurut Tuminah (2004) adalah dengan melalui proses fermentasi. Proses tersebut dilakukan pada suhu sekitar 22–28°C dengan kelembaban sekitar 90%. Waktu fermentasi biasanya dilakukan selama 2–4 jam. Selanjutnya dilakukan pengeringan sampai kadar air teh kering mencapai 4–6%. Fermentasi teh hitam tidak menggunakan mikrob sebagai sumber enzim, melainkan dilakukan oleh enzim polifenol oksidase yang terdapat dalam daun teh itu sendiri. Pada proses ini, katekin teroksidasi menjadi teaflavin dan tearubigin. Teh oolong diproses secara semi fermentasi. Daun teh segar dilayukan lebih dahulu, kemudian dipanaskan pada suhu 160– 240°C selama 3–7 menit untuk inaktivasi enzim, sebelum digulung dan dikeringkan. Teh hijau dan teh putih diperoleh tanpa fermentasi, daun teh hanya melalui tahap pemanasan, pengeringan dan penggilingan (Wikipedia 2007). Pemanasan daun teh dapat dilakukan dengan dua metode, dengan udara kering (pemanggangan) atau uap panas (steaming). Pemanggangan daun teh akan memberikan aroma dan cita rasa yang lebih kuat dibandingkan dengan pemberian uap panas. Sementara dengan cara pemberian uap panas, warna teh dan seduhannya lebih hijau terang. (Tuminah 2004) Perbedaan utama antara teh hijau dan teh putih adalah dari bagian tanaman yang diambil. Jika teh hijau umumnya berasal dari daun teh muda dan dewasa, maka teh putih hanya berasal dari pucuk dan daun teh muda. Oleh karena itu, teh putih memiliki kandungan katekin dan kafein yang lebih banyak daripada teh hijau (Wikipedia 2007). Kandungan Polifenol Teh Hijau Beberapa tahun terakhir, senyawa polifenol menarik banyak perhatian peneliti karena kemampuannya sebagai antioksidan, antikanker, antiperadangan, termogenik, probiotik, dan antimikrob pada manusia dan hewan. Selain itu juga karena polifenol
merupakan senyawa aktif yang banyak terkandung pada tanaman obat. Senyawa polifenol telah banyak diidentifikasi bentuk strukturnya bahkan telah dibedakan menjadi beberapa kelompok seperti flavonoid, asam fenolat, dan lignin. Komponen flavonoid yang banyak terdapat di dalam daun teh adalah katekin, flavonol glikosida, dan flavon C-glikosida. Komposisi kandungan flavonoid rata-rata dalam 100 g teh hijau secara signifikan sebesar 16,00 g (Wang 2001). Menurut Tuminah (2004), masih terdapat beberapa komponen senyawa kimia lain yang ditemukan pada daun teh hijau, seperti kafein yang umumnya terdapat dalam kopi. Senyawa kimia yang lain dapat dilihat pada Lampiran 2. Tabel 1 Kandungan flavonoid daun teh hijau dan teh hitam tiap 100 g bobot Teh Teh Flavonoid hijau (g) hitam (g) Katekin 14,20 4,00 Teaflavin 0,94 Flavonol glikosida 0,64 0,47 Flavon C-glikosida 0,086 0,051 Total polifenol 16,00 15,60 Sumber : Wang 2001
Menurut Youying (2005), kebanyakan polifenol merupakan turunan flavonol dan sekarang dikenal sebagai katekin, epikatekin, dan turunannya. Polifenol katekin memiliki aktivitas antioksidan yang tinggi, seperti epigalokatekin galat (EGCG), epikatekin galat, epigalokatekin dan epikatekin. Daya antioksidannya lebih besar jika dibandingkan dengan vitamin C atau β– karoten. EGCG memiliki konsentrasi tertinggi, dalam 240 ml ekstrak cair daun teh dengan pelarut air terdapat 200 mg EGCG (Mukhtar 2000) dan terdapat lebih dari 61% turunan epikatekin yang ada di dalam daun teh hijau (Youying 2005). Polifenol lain dalam teh hijau, yaitu asam klorogenat, asam kumarilkuinat, dan suatu asam fenolik yang khas pada teh seperti teogalin. Akan tetapi, senyawa-senyawa selain polifenol yang terdapat di dalam teh seperti kafein, metilxantin teofilin, teobromin, dan suatu asam amino yang khas, yaitu teanin. Struktur polifenol terbesar di dalam teh hijau ditunjukkan pada Gambar 2.
