PENDAHULUAN Tanaman-tanaman yang mengandung minyak atsiri ± 150–200 spesies tanaman yang termasuk ke dalam suku Pinaceae, Labiateae, Compositeae, Lauraceae, Myrtaceae, dan Umbelliferae. Minyak nilam (patchouli) merupakan salah satu contoh minyak atsiri dari suku Labiateae. Minyak nilam terdapat pada daun, batang, dan akar. Minyak nilam paling banyak terdapat pada daunnya (Ketaren, 1975; Depkes RI, 1995). Salah satu metode isolasi minyak atsiri adalah destilasi. Macam-macam metode destilasi yang dapat digunakan adalah destilasi air, destilasi air dan uap, serta destilasi uap. Proses destilasi yang dipilih tergantung pada simplisianya. Minyak nilam dapat diisolasi dari daunnya (Pogostemonis cablin folium) dengan menggunakan destilasi (Tyler, 1988; Ketaren, 1975). Proses destilasi minyak atsiri memiliki beberapa kelemahan. Salah satunya yaitu kehilangan minyak atsiri selama proses penyulingan. Faktor-faktor yang menyebabkan terjadinya kehilangan minyak atsiri antara lain kandungan minyak atsiri berkurang secara bertahap selama penyulingan, penguapan minyak tidak terhenti secara tiba-tiba pada akhir penyulingan, dan minyak atsiri masih ada yang terperangkap dalam jaringan tanaman sehingga tidak dapat kontak dengan uap air (Guenther, 1987). Minyak nilam dapat dihasilkan dengan beberapa teknik antara lain teknik destilasi, ekstraksi, dan fermentasi. Minyak nilam dari daun kering yang diperoleh dengan menggunakan teknik destilasi sebanyak 0,73 %, dengan teknik ekstraksi sebanyak 3,56 % sedangkan dengan teknik fermentasi sebanyak 6,22 % (Yuliana, 2003). Proses destilasi yang dilakukan pada daun nilam dapat mengakibatkan kehilangan minyak atsiri karena terjadinya penguapan. Selain itu, proses isolasi minyak nilam dari daunnya tidak sempurna karena minyak nilam masih terikat pada jaringan daun. Oleh karena itu, diperlukan suatu metode untuk menghancurkan jaringan daun nilam agar jumlah minyak nilam yang dapat diisolasi semakin optimal. Fermentasi merupakan salah satu metode untuk menghancurkan jaringan daun nilam. Prinsip fermentasi pada isolasi minyak nilam adalah dengan cara memecahkan dinding sel 1
2 rambut kelenjar dari daun nilam dengan menggunakan enzim yang terdapat dalam mikroorganisme. Hancurnya dinding sel dan rambut kelenjar mengakibatkan minyak nilam terpisah dari daun dan dapat diisolasi lebih mudah. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis pengaruh fermentasi terhadap rendemen dan kualitas minyak nilam berdasarkan Standar Nasional Indonesia (SNI).
BAB 1
TINJAUAN PUSTAKA Tinjauan pustaka meliputi : tinjauan botani, minyak atsiri, minyak nilam, tinjauan farmakologi, fermentasi, destilasi, dan karakteristik minyak nilam.
1.1 Tinjauan Botani Pada penelitian ini tanaman yang digunakan adalah Pogostemon cablin Benth dan bagian tanaman yang digunakan adalah daun.
1.1.1 Klasifikasi Tanaman Pogostemon cablin Benth diklasifikasikan sebagai berikut : Divisi
: Spermatophyta
Sub Divisi
: Angiospermae
Kelas
: Dicotyledonae
Bangsa
: Solonales
Suku
: Labiateae
Marga
: Pogostemon
Jenis
: Pogostemon cablin Benth.
Gambar 1.1 Pogostemon cablin.
3
4 1.1.2 Sinonim Pogostemon javanicus Back. ex. Adelb, Pogostemon hortensis Backer, P. patchouli Pellet, dan P. heyneanus Benth.
1.1.3 Nama Daerah Ada beberapa nama daerah di Indonesia untuk tanaman ini, yaitu : nilam (Sumatera), dilem (Jawa).
1.1.4 Morfologi Pogostemon cablin (Blanco) Benth. merupakan semak, tumbuhan tahunan, dan tingginya 1-2 m. Batangnya berkayu, beralur, berambut, beruas-ruas, ketika masih muda warnanya hijau setelah tua warnanya putih kotor. Daun tunggal, helaian daun berbentuk bulat telur sampai jorong memanjang, ujungnya runcing, pangkal tumpul, tepi bergerigi, pertulangan menyirip, permukaan berbulu, panjang sampai 7 cm, lebar sampai 6 cm, permukaan atas hijau dan permukaan bawah hijau keunguan. Bunga majemuk, berwarna putih, biji kecil dan coklat. Akar tunggang dan berwarna putih kecoklatan.
1.1.5 Ekologi dan Penyebaran Nilam dapat tumbuh pada berbagai jenis tanah (andosol, latosol, regosol, podsolik, dan grumusol) dengan tekstur lempung, liat berpasir dengan drainase yang baik dan pH tanah 5-7. Tanah yang mengandung bahan organik (humus) memberikan hasil yang paling baik. Nilam tumbuh baik pada daerah dengan ketinggian <700 m dpl, karena pada dataran tinggi kadar minyaknya menurun (<2%). Demikian pula pada keadaan ternaungi (<50% cahaya), kadar minyaknya akan berkurang. Tanaman nilam membutuhkan curah hujan atau ketersediaan air yang cukup. Curah hujan yang dikehedaki berkisar 2.500 – 3.500 mm/tahun, dengan suhu 24 – 28 ºC. Nilam membutuhkan 9 - 11 bulan basah per tahun. Penyebaran tanaman nilam di Indonesia terdapat di beberapa daerah, yaitu NAD (Nanggro Aceh Darussalam), Sumatera Barat, Sumatera Utara, Bengkulu, Jawa Tengah, dan Jawa Barat. Tanaman nilam terdapat juga di Malaysia, Brazil, Cina, dan India.
5 1.2 Tinjauan Kimia Daun nilam mengandung flavonoid, tanin, saponin, steroid/triterpenoid, dan minyak atsiri.
1.2.1 Minyak Atsiri Minyak atsiri dikenal juga dengan nama minyak eteris atau minyak terbang (essential oil, volatile oil) yang dihasilkan oleh tanaman. Pada suhu kamar minyak ini mudah menguap, berbau wangi sesuai bau tanaman penghasilnya. Minyak atsiri merupakan salah satu hasil sisa dari proses metabolisme dalam tanaman yang terbentuk karena reaksi antara berbagai persenyawaan kimia dengan adanya air. Minyak atsiri disintesis dalam sel glandular misalnya minyak nilam, ada juga yang terbentuk dalam pembuluh resin misalnya minyak terpentin dari pohon pinus. Fungsi minyak atsiri adalah membantu proses penyerbukan dengan menarik beberapa jenis serangga atau hewan, mencegah kerusakan tanaman dari binatang maupun tanaman parasit, dan sebagai cadangan makanan dalam tanaman. Selain itu, kontak antara tanaman secara terus-menerus terhadap uap minyak atsiri akan mengakibatkan keracunan, kerusakan pada zat-zat tumbuh, sifat permeabilitas semakin besar dan akhirnya tanaman akan mati. Berdasarkan komponennya minyak atsiri digolongkan menjadi dua bagian, yaitu hidrokarbon terutama dari golongan terpen, dan oxygenated hydrocarbon. Golongan hidrokarbon yang terdapat dalam minyak atsiri terdiri dari monoterpen, sesquiterpen, diterpen, politerpen, paraffin, dan hidrokarbon aromatik. Senyawa-senyawa yang termasuk golongan oxygenated hydrocarbon adalah alkohol, aldehida, keton, oksida, dan ester. Secara umum minyak atsiri tidak berwarna, kekuning–kuningan, beberapa jenis berwarna kemerah–merahan, hijau, atau biru. Jika terkena udara dan sinar matahari maka akan terjadi absorpsi oksigen udara sehingga menghasilkan warna minyak yang lebih gelap. Minyak atsiri mudah menguap pada suhu kamar dan penguapan akan semakin cepat jika suhu semakin tinggi. Umumnya tidak dapat bercampur dengan air, namun baunya dapat terlarut dalam air. Minyak atsiri dapat larut dalam eter, alkohol, dan pelarut organik lainnya, kurang larut dalam alkohol yang konsentrasinya kurang dari 70 %. Kelarutannya akan menurun jika minyak atsiri mengandung terpen. Selain itu, minyak atsiri dapat mengalami oksidasi, hidrolisis, polimerisasi (resinifikasi), dan penyabunan.
6 1.3 Minyak Nilam Minyak nilam merupakan minyak atsiri yang diperoleh dari tanaman nilam (Pogostemon cablin Benth.). Minyak nilam terdapat pada bagian batang, akar, dan daun tanaman nilam. Minyak nilam berwarna coklat kehijauan sampai tua kemerahan, aromanya khas, awet, dan mirip kamper. Kandungan minyak nilam adalah patchouli alkohol, patchoulene, azulene, pogostol, norpaculenol, nortetrapaculol, seyselen, kariofilen, dan golongan sesquiterpen lainnya yang belum teridentifikasi. Kandungan utama minyak nilam adalah patchouli alkohol. Kadar patchouli alkohol dalam minyak nilam merupakan parameter yang menunjukkan kualitas minyak nilam. Berdasarkan rancangan SNI tahun 2003 kadar minimal patchouli alkohol adalah 31 %. Patchouli alkohol (C15H26O) merupakan senyawa yang termasuk golongan sesqueterpen. Patchouli alkohol meleleh pada suhu 39 – 40 oC, mendidih pada suhu 140 oC, tidak larut dalam air, larut dalam alkohol, eter, dan pelarut organik lainnya.
Gambar 1.2 Struktur patchouli alcohol. Syarat mutu minyak nilam berdasarkan Standar Nasional Indonesia (SNI 06-2385-1998) adalah seperti pada Tabel 1.1. Tabel 1.1 Syarat Mutu Minyak Nilam (SNI 06-2385-1998) Karakteristik Bobot jenis 25/25 oC Indeks bias 20 oC Putaran optik Kelarutan dalam alkohol 90 % Bilangan asam maksimal Bilangan ester maksimal Kadar patchouli alkohol
Syarat 0,943 – 0,983 g/mL 1,506 – 1,516 (-47o) – (-66o) Larut jernih atau opalisensi ringan dalam perbandingan volume 1 sampai 10 bagian 5,0 10,0 31,0 %
7 1.4 Tinjauan Farmakologi Minyak nilam menunjukkan aktivitas penghambatan terhadap bakteri Staphylococcus aureus, E. coli dan jamur Micosporum gypscum. Ekstrak daun nilam meningkatkan pertumbuhan rambut pada tikus jantan, tetapi pada tikus betina tidak menunjukkan peningkatan (Marliani,2001 ; Yulianti, 2002).
1.5 Fermentasi Fermentasi merupakan proses penguraian senyawa organik menjadi senyawa organik yang lebih sederhana. Proses fermentasi menghasilkan energi, namun energi yang dihasilkan lebih sedikit jika dibandingkan dengan proses respirasi aerobik. Energi yang dihasilkan dalam proses fermentasi akan dimanfaatkan oleh mikroba untuk tumbuh dan berkembang (Wanto, 1980). Tahapan-tahapan yang terjadi pada proses fermentasi adalah terbentuknya enzim yang berfungsi sebagai katalis pada perubahan senyawa organik, kemudian adanya pertumbuhan mikroba yang mendapatkan energi dari perubahan senyawa organik tersebut, proses selanjutnya adalah terjadinya proses kimia untuk mengubah senyawa organik tersebut menjadi senyawa yang memiliki ukuran lebih kecil (Wanto, 1980). Mikroorganisme mempunyai peranan penting dalam proses fermentasi. Mikroba yang dapat menghasilkan enzim tertentu dapat dimanfaatkan dalam proses fermentasi. Enzim merupakan zat yang berasal dari mahluk hidup yang dapat mempercepat reaksi kimia, misalnya enzim selulase. Enzim tersebut dapat mempercepat proses penguraian selulosa menjadi β-selobiosa. Salah satu penggunaannya adalah untuk menghancurkan selulosa pada daun nilam sehingga senyawa yang terlindungi oleh selulosa dapat terlepas. Enzim selulase dapat dihasilkan oleh beberapa mikroba, misalnya Trichoderma sp., Bacillus sp., dan Saccharomyces cereviceae (Mayende, 2006).
1.6 Destilasi Destilasi adalah proses pemisahan komponen-komponen suatu campuran dari dua jenis cairan atau lebih berdasarkan perbedaan tekanan uap dari masing-masing zat tersebut. Metode destilasi yang sering digunakan adalah penyulingan dengan air, penyulingan dengan air dan uap, dan penyulingan dengan uap langsung. Prinsip penyulingan dengan air adalah adanya kontak langsung antara bahan dengan air mendidih (Guenther, 1987).
8 Prinsip penyulingan dengan air dan uap adalah adanya kontak antara bahan dengan uap dan tidak dengan air panas, uap selalu dalam keadaan basah, jenuh dan tidak terlalu panas. Metode lainnya adalah penyulingan dengan uap, prinsipnya sama dengan penyulingan dengan air dan uap, bedanya adalah pendidihan air dilakukan pada wadah yang berbeda dengan bahan.
1.7 Karakteristik Minyak Nilam Karakteristik minyak nilam yang ditentukan meliputi bobot jenis, indeks bias, bilangan asam, kelarutan dalam etanol 90 %, dan kadar patchouli alkohol. 1.7.1 Bobot Jenis Nilai bobot jenis minyak atsiri pada suhu 15 oC didefinisikan sebagai perbandingan antara berat minyak pada suhu 15 oC dengan berat air pada volume air yang sama dengan volume minyak pada suhu 15 oC. 1.7.2 Indeks Bias Jika cahaya melewati media kurang padat ke media lebih padat, maka sinar akan membelok atau membias dari garis normal. Jika e adalah sudut sinar pantul, dan i adalah sudut sinar datang, maka menurut hukum pembiasan,
Sin ⋅ i N = Sin ⋅ e n N adalah indeks bias media lebih padat, dan n adalah indeks bias media kurang padat. 1.7.3 Bilangan Asam Bilangan asam dari suatu minyak didefinisikan sebagai jumlah miligram KOH yang dibutuhkan untuk menetralkan asam bebas dalam 1 gram minyak. Bilangan asam minyak atsiri dapat bertambah bila minyak tersebut disimpan dalam jangka waktu yang lama, terutama bila cara penyimpanan minyak kurang baik. Proses oksidasi aldehida dan hidrolisis ester yang terjadi pada minyak atsiri dapat menambah bilangan asam. 1.7.4 Kromatograf Gas – Spektrometri Massa Kromatografi gas–spektrometri massa (KG–SM) merupakan teknik analisis terpadu. Setiap komponen dalam teknik analisis terpadu mempunyai fungsi analisis tertentu. Pada teknik KG–SM, kromatografi gas mempunyai fungsi untuk memisahkan senyawa analit yang atsiri atau dapat dibuat atsiri dengan pembentukkan derivat, pada temperatur tinggi. Setiap
9 senyawa analit meninggalkan kolom sebagai pita sempit yang terpisah dengan waktu keluar dari kolom yang berbeda. Dalam ruang ionisasi, molekul analit atau molekul derivatnya bertumbukkan dengan aliran elektron yang energinya cukup tinggi yang menggunakan potensial filamen 70 V, terbentuk ion molekul analit dan sebagian terpecah menjadi fragmen molekul yang khas. Parameter kromatografi gas adalah kromatogram dari senyawa yang dipisahkan, waktu retensi, dan area di bawah puncak. Parameter spektrometri massa adalah massa ion molekul, spektrum rasio m/z dari ion fragmen molekul dengan kelimpahannya dari setiap komponen campuran senyawa yang telah dipisahkan pada kromatografi gas. Pada penelitian ini kromatografi gas – spektrometri massa digunakan untuk mengetahui komponen senyawa kimia yang terkandung dalam minyak nilam. Selain itu, kromatografi gas – spektrometri massa dapat digunakan untuk mengetahui konsentrasi suatu senyawa yang terkandung dalam minyak nilam.
