PERBANDINGAN PENGUKURAN AKTIVITAS ANTIOKSIDAN DARI EKSTRAK ETANOL DAN MINYAK ATSIRI LEMPUYANG GAJAH
GERILDA RIDWINA
DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2008
PERBANDINGAN PENGUKURAN AKTIVITAS ANTIOKSIDAN DARI EKSTRAK ETANOL DAN MINYAK ATSIRI LEMPUYANG GAJAH
GERILDA RIDWINA
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 2008
ABSTRAK GERILDA RIDWINA. Perbandingan Metode Pengukuran Aktivitas Antioksidan dari Ekstrak Etanol dan Minyak Atsiri Lempuyang Gajah. Dibimbing oleh LATIFAH KOSIM DARUSMAN dan ELLY SURADIKUSUMAH. Penelusuran potensi antioksidan dari tanaman obat seperti lempuyang gajah telah banyak dilakukan. Berbagai metode pengukuran aktivitas antioksidan dapat digunakan untuk mengamatinya. Upaya membandingkan metode tersebut dilakukan agar diketahui hasil terbaik untuk mengukur aktivitas antioksidan dari ekstrak etanol (EE) dan minyak atsirinya (MA). Penelitian diawali dengan penentuan kadar air simplisia lempuyang gajah, pembuatan EE dan MA secara Soxhlet dan distilasi-air, dan uji fitokimia simplisia dan EE. Aktivitas antioksidan ekstrak selanjutnya diukur aktivitas antioksidannya menggunakan metode feritiosianat (FTC), difenilpikrilhidrazil (DPPH), dan reduksi serium (CR). Hasil pengukuran dibandingkan dengan uji statistik, yaitu uji F dan t. Simplisia mempunyai kadar air 12.48%. Rendemen EE dan MA yang dihasilkan berturut-turut 5.69% dan 5.15% (b/b). Flavonoid, saponin, tanin, dan kuinon terdapat dalam simplisia dan EE, sedangkan triterpenoid hanya terdapat dalam simplisia. MA memiliki aktivitas tertinggi diikuti α-tokoferol dan yang terendah, EE pada metode FTC. α-Tokoferol memiliki aktivitas antioksidan tertinggi, diikuti oleh EE dan yang terendah, MA pada metode CR dan DPPH. Uji t perbandingan ketiga metode berbeda nyata. Aktivitas antioksidan MA, baik diukur menggunakan FTC dan CR karena ketelitian yang tinggi. Metode reduksi serium dapat dipilih untuk pengukuran aktivitas antioksidan ekstrak etanol karena hasil uji F tidak berbeda nyata, cukup teliti, dan lebih murah dibandingkan dengan metode FTC dan DPPH.
ABSTRACT GERILDA RIDWINA. Antioxidant Activity Measurement Methods Comparison for Ethanol Extract and Essential Oil of Lempuyang Gajah. Supervised by LATIFAH KOSIM DARUSMAN dan ELLY SURADIKUSUMAH. Numerous exploration of medicinal plants like lempuyang gajah had been carried out. Its antioxidant activity could be measured by several methods. The result from one method to other methods could be different, therefore method comparison is needed to determine the best method in measuring ethanol extract (EE) and essential oil (EO) of lempuyang gajah. The research was started with determination of moisture content, followed with Soxhlet and water-distillation, and phytochemical screening of simplicia and EE. The extract was measured by ferithyocyanate (FTC), dyphenylpicrylhidrazyl (DPPH) and cerium reduction (CR) methods. The results were compared with statistical analysis, F test and t test. The simplicia had moisture content of 12.48%. The yield of EE and EO were 5.69% and 5.15% (w/w), respectively. Flavonoid, saphonin, tannin, and quinone were contained in simplicia and EE but triterpene was only in simplicia. EO showed the highest antioxidant activity followed by α-tocopherol and the lowest was EE in FTC method. α-Tocopherol showed the highest antioxidant activity followed by EE and the lowest was EO in DPPH and CR methods. Significantly different results were given for all t test. FTC was sufficient in measuring EO and CR because its good precision. CR could be choosed for measuring EE because it F test result was not significantly different, good precision, and lower cost than FTC and DPPH methods.
Judul Nama NIM
: Perbandingan Metode Pengukuran Aktivitas Antioksidan dari Ekstrak Etanol dan Minyak Atsiri Lempuyang Gajah : Gerilda Ridwina : G44203052
Menyetujui: Pembimbing I,
Pembimbing II,
Prof. Dr. Ir. Latifah K Darusman, MS NIP 130 536 681
Ir. Elly Suradikusumah, MS NIP 130 350 043
Mengetahui: Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor
Dr. drh. Hasim, DEA NIP 131 578 806
Tanggal Lulus :
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 10 Juni 1985 dari pasangan Ridwan Bochari dan Lutfiah Lucyana. Penulis merupakan anak kedua dari tiga bersaudara. Penulis lulus dari SMU Negeri 35 Jakarta tahun 2003 dan melanjutkan pendidikan di Institut Pertanian Bogor (IPB) pada tahun yang sama melalui jalur USMI pada Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam dengan minat pada Laboratorium Kimia Analitik. Selama mengikuti perkuliahan, penulis aktif di organisasi kemahasiwaan Ikatan Mahasiswa Kimia (Imasika) periode kepengurusan 2003/2004 pada Departemen Chemistry English Club dan menjadi juara pertama English Quiz for Scientist, FMIPA, IPB, pada tahun 2005. Penulis juga aktif dalam bidang akademis sebagai ketua tim penelitian PKMP-Dikti 2006 berjudul Metode Cepat untuk Kuantifikasi Kadar Kurkuminoid pada Temulawak, Kunyit, dan Sediaan Herbal Komersial secara Spektrofotometri Derivatif Vis, serta mengikuti praktik lapangan di PT Unilever Indonesia, Pabrik NSD Cikarang, Bekasi, menghasilkan karya ilmiah berjudul Analisis Pengendalian Kualitas Berat Produk dengan Metode Pengendalian Proses Statistikal (SPC) pada tahun 2006. Penulis juga menjadi asisten praktikum untuk mata kuliah Biologi Dasar S1 dan Kimia TPB S1 pada tahun ajaran 2005/2006; Kimia Analitik I S1, Pemeliharaan dan Pengoperasian Alat D3, Kimia Analitik II S1, Kimia Analitik Dasar D3, dan Spektroskopi II D3 pada tahun ajaran 2006/2007. Kimia Dasar D3 dan Kimia TPB S1 pada alih tahun ajaran 2007/2008. Kimia Dasar D3, Spektroskopi I D3, dan Kimia Bahan Alam D3 pada semester gasal tahun 2007/2008.
PRAKATA Syukur Alhamdulillah kepada Allah SWT atas kekuatan dan cahaya rahmat-Nya yang selalu menerangi setiap jejak langkah penulis menyelesaikan karya ilmiah yang berjudul Perbandingan Metode Pengukuran Aktivitas Antioksidan Ekstrak Etanol dan Minyak Atsiri Lempuyang Gajah. Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Juni sampai dengan November 2005 bertempat di Laboratorium Kimia Analitik, Kimia Organik, Kimia Diploma IPB, dan Pusat Studi Biofarmaka. Adanya karya ilmiah ini selalu lekat dengan bantuan berbagai pihak. Penulis menghaturkan terimakasih dan penghargaan kepada Prof. Dr. Ir. Latifah K Darusman, MS dan Ir. Elly Suradikusumah, MS, selaku pembimbing yang telah menyirami penulis dengan ilmu dan pengarahan. Terima kasih juga dianugrahkan kepada bagian Kimia Analitik Departemen Kimia IPB dan Pusat Studi Biofarmaka atas bantuan sebagian besar dari dana penelitian ini. Terimakasih atas bantuan para laboran (khususnya Bpk. Eman Ibu Nunung, dan Bpk. Sobur), staf Kimia Analitik dan Organik, dan staf Pusat Studi Biofarmaka IPB selama penelitian berlangsung; Budi Arifin, S.Si, Dr. dr. Irma Suprapto, MS, Betty M Soebrata, M.si, Prof. Suminar, Dra. Sri Mulijani, MS, dan Sri Winarni, M.Si atas masukannya yang berharga; Staf Departemen Kimia (khususnya Bpk. Heri dan Bpk. Didi); dan Yayasan Supersemar atas bantuan beasiswanya. Ucapan terimakasih yang tak terhingga untuk ibu, ayah, kakak Gervi & Intan, adik Geraldi, atas doa, cinta, juga dukungan moril & materil; Jeffry Dumanauw dengan canda, dan kasih sayangnya kepada penulis. Terimakasih juga kepada teman seperjuangan Chia dan Halil, sahabatku Rahma, Erika, Huri, Ema, Ismail, yance, mario, dan Kimia 40, serta keluarga M20. Akhir kata, semoga karya ilmiah ini dapat bermanfaat.
Bogor, Januari 2008
Gerilda Ridwina
DAFTAR ISI Halaman DAFTAR GAMBAR .................................................................................................. vii DAFTAR LAMPIRAN............................................................................................... vii PENDAHULUAN ..................................................................................................... 1 TINJAUAN PUSTAKA Lempuyang Gajah ....................................................................................... Minyak Atsiri ............................................................................................... Distilasi minyak atsiri ....................................................................... Minyak atsiri lempuyang gajah......................................................... Antioksidan................................................................................................... Penggolongan antioksidan ................................................................ Uji Aktivitas Antioksidan............................................................................. Metode FTC...................................................................................... Metode DPPH ................................................................................... Metode CR........................................................................................
1 1 2 2 2 2 3 3 3 4
BAHAN DAN METODE Bahan dan Alat ............................................................................................ 4 Metode......................................................................................................... 4 HASIL DAN PEMBAHASAN Ekstraksi dan Fitokimia................................................................................ Uji Aktivitas Antioksidan Menurut Metode FTC......................................... Uji Aktivitas Antioksidan Menurut Metode DPPH...................................... Uji Aktivitas Antioksidan Menurut Metode CR........................................... Perbandingan Metode Pengukuran Aktivitas antioksidan............................
5 5 6 7 8
SIMPULAN DAN SARAN Simpulan...................................................................................................... 10 Saran ............................................................................................................ 10 DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................. 10 LAMPIRAN................................................................................................................ 12
DAFTAR GAMBAR Halaman 1
Tanaman lempuyang gajah ............................................................................ 1
2
Radas distilasi-air minyak atsiri lempuyang gajah ........................................ 2
3
Aktivitas antioksidan dengan metode FTC.................................................... 5
4
Aktivitas antioksidan dengan metode DPPH ................................................. 7
5
Aktivitas antioksidan dengan metode CR...................................................... 8
DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1
Diagram alir penelitian. ................................................................................. 13
2
Penetapan kadar air, ekstraksi, dan metode uji fitokimia............................... 14
3
Data kadar air, rendemen, dan uji fitokimia lempuyang gajah. ..................... 16
4
Data persen inhibisi, penangkapan radikal, dan kapasitas reduksi.. .............. 17
5
Data spektrum absorbans dan pH Ce(IV) sulfat.. .......................................... 20
6
Data uji banding metode pengukuran aktivitas antioksidan.. ........................ 21
PENDAHULUAN Ketertarikan terhadap senyawa penangkap radikal bebas (antioksidan) yang terkandung dalam tanaman rempah yang sering digunakan pada pengobatan tradisional meningkat, karena secara alami dapat mencegah penyakit, meningkatkan kesehatan, atau merupakan substansi anti penuaan. Radikal bebas merupakan spesies tidak stabil yang memiliki elektron tidak berpasangan sehingga untuk mencapai kestabilannya, spesies ini mencari pasangan elektron pada makromolekul hayati seperti protein, lemak, dan DNA (Benson 1990). Proses ini mengakibatkan perusakan sel manusia di bawah kondisi tekanan oksidatif, dan jumlah radikal bebas yang berlebihan mengakibatkan kerusakan sel secara langsung, gangguan membran, metabolisme, dan fungsi gen (Oski 1980). Salah satu tanaman rempah, yang dikenal sebagai lempuyang gajah (Zingiber zerumbet) di Indonesia, sejak lama digunakan sebagai obat tradisional, terutama akar atau rizomanya, untuk mengobati sakit perut, sakit kepala, dan mengurangi rasa pegal. Rimpang ini diketahui mengandung alkaloid, saponin, flavonoid, dan polifenol di samping minyak atsiri, telah dimanfaatkan sebagai antiinflamasi, antiulserasi, antioksidan, dan antimikroba (Somchit & Shukriyah 2005). Penelitian mengenai aktivitas antioksidan dari ekstrak metanol dan minyak atsiri lempuyang gajah telah dilakukan sebelumnya. Dyatmiko (2005) membandingkan aktivitas antioksidan kedua ekstrak tersebut menggunakan metode difenilpikrilhidrazil (DPPH) dan bioaktivitas antiperoksida lipid dalam sistem homogenat hepar dan kultur hepatosit tikus. Hasil penelitian menunjukkan bahwa ekstrak metanol memiliki aktivitas lebih tinggi daripada minyak atsiri pada ketiga metode uji dan konsentrasi aktif bahan uji berturut-turut dari yang terbesar adalah sistem kultur hepatosit tikus, homogenat hati tikus, dan DPPH. Beragamnya senyawa, matriks, dan kandungan senyawa fitokimia yang kompleks pada ekstrak tumbuhan mengakibatkan aktivitas antioksidan dari ekstrak etanol dan minyak atsiri lempuyang gajah penting untuk diperiksa dengan lebih dari satu macam metode. Metode yang dipilih pada penelitian ini ialah pengukuran aktivitas antioksidan menggunakan metode DPPH, feritiosianat (FTC), dan reduksi serium (CR). Uji banding ketiga metode tersebut penting agar aktivitas tiap sampel berdasarkan reaksinya terhadap
masing-masing pereaksi dapat diamati. Upaya membandingkan metode tersebut dilakukan agar diketahui hasil terbaik untuk mengukur aktivitas antioksidan dari ekstrak etanol dan minyak atsirinya. Profil aktivitas tiap sampel yang didapatkan dari ketiga metode dibandingkan untuk melihat potensi antioksidannya terhadap radikal bebas, berturutturut berdasarkan parameter penghambatan peroksidasi lemak, penangkapan radikal bebas, dan kapasitas reduksi antioksidan.
TINJAUAN PUSTAKA Lempuyang Gajah Lempuyang gajah yang dikenal sebagai Zingiber zerumbet di Indonesia termasuk ke dalam divisi Spermatophyta, subdivisi Angiospermae, kelas Monocotyledonae, ordo Zingiberales, famili Zingibereceae, genus Zingiber, dan spesies zerumbet. Bagian dari tumbuhan ini adalah daun, batang, bunga, dan rizoma (Gambar 1). Bagian yang paling sering dimanfaatkan adalah rizoma. Bagian rizoma inilah yang digunakan pada penelitian ini. Rizoma lempuyang gajah memiliki kandungan metabolit sekunder seperti alkaloid, saponin, flavonoid, polifenol, dan terpenoid yang kaya dalam kandungan minyak atsiri.
Gambar 1 Tanaman lempuyang gajah. Minyak Atsiri Minyak atsiri adalah komponen minyak yang mudah menguap dan diperoleh dari tanaman dengan cara penyulingan uap (Guenther 1988). Minyak atsiri dapat dihasilkan dari setiap bagian tanaman seperti daun, bunga, buah, biji, batang, kulit, dan akar. Komponen minyak atsiri digolongkan menjadi 4 kelompok besar yang dominan menentukan sifat minyak atsiri, yaitu terpena yang berhubungan dengan isoprena dan iso-
pentena, senyawa berantai lurus yang tidak mengandung rantai cabang, turunan benzena, dan bermacam-macam senyawa kimia lainnya. Beberapa senyawa mengandung nitrogen dan belerang. Distilasi Minyak Atsiri Distilasi adalah proses pemurnian atau pemisahan cairan dengan penguapan kemudian uapnya dikondensasikan (Atkins 1999). Distilasi minyak atsiri adalah ekstraksi minyak atsiri dari tanaman penghasil minyak atsiri dengan bantuan uap air (Guenther 1988). Uap yang dihasilkan selanjutnya dikondensasi sehingga menjadi cairan berair dan minyak atsiri yang selanjutnya dapat dipisahkan karena keduanya memisah menjadi dua fase pada wadah penampung kondensat, yaitu fase air dan fase minyak. Metode distilasi minyak atsiri terbagi menjadi distilasi air, distilasi air dan uap, dan distilasi uap (Risfaheri et al. 1997). Distilasiair dapat disebut perebusan karena sampel dan air dipanaskan dalam satu wadah. Cara ini cukup praktis dan cocok untuk sampel yang berbentuk bubuk (akar, kulit, dan kayu) (Guenther 1988). Radas distilasi-air minyak atsiri lempuyang gajah dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2 Radas distilasi-air minyak atsiri lempuyang gajah. Metode distilasi-air memungkinkan bahan yang akan disuling kontak langsung dengan air mendidih. Bahan juga dapat bergerak bebas dalam air mendidih. Beberapa peristiwa dapat terjadi selama hidrodistilasi, misalnya difusi minyak atsiri dan air panas melalui membran tanaman (hidrodifusi), hidrolisis beberapa komponen minyak atsiri, dan dekomposisi yang biasanya disebabkan oleh panas (Guenther 1988) Air berfungsi untuk menambah kecepatan penguapan minyak. Hal ini membuat sistem penyulingan dengan air lebih unggul daripada penyulingan uap. Umumnya sebagian besar minyak atsiri sedikit larut dalam air. Hal ini penting pada distilasi-air karena campuran
minyak atsiri dengan air dapat jenuh oleh minyak, terutama minyak yang bersifat larut dalam air, misalnya senyawa feniletil alkohol. Minyak Atsiri Lempuyang Gajah Minyak atsiri dari rizoma lempuyang gajah telah menjadi subjek beberapa kajian di beberapa negara Asia. Isolasi dan penentuan struktur minyak zerumbon telah dilakukan di India. Kandungan zerumbon yang tinggi (59%) ditemukan di Fiji, persentase ini lebih besar daripada di India. Hal ini menunjukkan bahwa lokasi penanaman mempengaruhi kom-ponen penyusun minyak atsiri pada rizoma, daun, dan bunga lempuyang gajah (Chane-Ming et al. 2003). Minyak atsiri lempuyang gajah didapatkan dengan berbagai cara, yaitu ekstraksi atau distilasi. Antioksidan Antioksidan merupakan zat yang mampu memperlambat atau mencegah proses oksidasi (Schuler 1990). Halliwel (1995) menyebutkan bahwa antioksidan adalah zat yang secara nyata mampu memperlambat atau menghambat oksidasi zat yang mudah teroksidasi meskipun dalam konsentrasi rendah. Antioksidan juga sesuai didefinisikan sebagai senyawa-senyawa yang melindungi sel dari efek berbahaya radikal bebas oksigen reaktif jika berkaitan dengan penyakit. Antioksidan lainnya banyak ditemukan dalam bahan pangan, antara lain vitamin E, vitamin C, dan karotenoid. Penggolongan Antioksidan Ada dua macam antioksidan berdasarkan sumbernya, yaitu antioksidan alami yang berasal dari tumbuhan dan antioksidan sintetik. Antioksidan alami biasanya lebih diminati, karena tingkat keamanan yang lebih baik dan manfaatnya yang luas di bidang makanan, kesehatan, dan kosmetik. Berdasarkan cara kerjanya, antioksidan dibedakan menjadi antioksidan primer yang dapat bereaksi dengan radikal bebas atau mengubahnya menjadi produk yang stabil, serta antioksidan sekunder atau antioksidan preventif yang dapat mengurangi laju awal reaksi rantai (Gordon 1994). Mekanisme kerja antioksidan selular menurut Ong et al. (1995) antara lain, antioksidan yang berinteraksi langsung dengan oksidan, radikal bebas, atau oksigen tunggal; mencegah pembentukan jenis oksigen reaktif; mengubah jenis oksigen reaktif menjadi kurang toksik; mencegah ke-
