JMS Vol. 4 No. 2, hal. 50 - 61 Oktober 1999
Analisis Kadar Vanilin Dalam Buah Panili (Vanilla planifolia Andrews) Olahan Dengan Teknik Emulsi Membran Cair, Spektrofotometri dan Kromatografi Cair Kinerja Tinggi Siti Sujalmi, Supriyanto, dan Astin Jurusan Kimia FMIPA UNILA Jl. Prof. Dr. Soemantri Brojonegoro No1 Bandar Lampung Diterima tanggal 10 Maret 1999 disetujui untuk dipublikasikan 4 November 1999
Abstrak Kadar vanilin dalam panili olahan yang lama penyimpanan dua tahun telah dianalisis dengan ekstraksi menggunakan emulsi membran cair, spektrofotometri UV-VIS dan kromatografi cair kinerja tinggi (KCKT). Hasil analisis dengan spektrofotometri UVVIS lebih tinggi dari pada KCKT. Analisis yang dilengkapi dengan teknik emulsi membran cair memberikan hasil yang jauh lebih tinggi dari pada tanpa membran cair. Kata kunci : vanilin, emulsi membran cair Abstract Vanillin contents in cured vanilla, which have been stored for two years had been analyzed by liquid membrane, UV-VIS spectrophotometry, and HPLC. The analysis result by spectrophotometry UV-VIS is higher than that of HPLC. Analysis with liquid membrane emulsion extraction gave higher results than without treatment. Key words : vanillin, liquid membrane emulsion
1. Pendahuluan Kualitas panili ditentukan oleh kadar vanilin dalam panili olahannya. Kadar vanilin dalam panili olahan ditentukan selain oleh varietas panili, cara bertanam, dan daerah geografi panili itu ditanam juga tergantung pada cara pengolahan pasca panennya. Pengolahan panili dilakukan dalam empat tahap yaitu pelayuan, pemeraman, pengeringan dan penyimpanan. Tahap pelayuan ada empat macam yaitu pencelupan dalam air panas, penjemuran di sinar matahari, pemanasan di oven dan disayat memanjang. Tahap pengeringan ada dua macam yaitu pengeringan diangin-angin dan pengeringan dalam oven1).
51
52
JMS Vol. 4 No. 2, Oktober 1999
Peralutji dan Wayan telah melakukan analisis kadar vanilin dengan keempat macam pelayuan dan pengeringan dengan di angin-angin disinar matahari. Secara statistik ke empat tahap pelayuan tersebut menghasilkan kadar vanilin yang tak berbeda nyata2,3). Ekstraksi vanilin dari buah panili olahan dilakukan dengan alat Soxhlet dan perkolasi. Ekstraksi dengan alat Soxhlet menghasilkan kadar vanilin yang lebih tinggi dari pada perkolasi. Analisis kadar vanilin tersebut dilakukan dengan spektrofotometri UV-VIS dan KCKT, dan hasil analisis kadar vanilin dengan spektrofotometri menunjukkan hasil yang lebih tinggi dari pada dengan KCKT. Hal ini barangkali disebabkan karena terukurnya senyawa sejenis pada metode spektofotometri. Dalam penelitian ini telah dilakukan analisis vanilin dari panili olahan dengan pra perlakuan fraksinasi menggunakan teknik emulsi membran cair. Ekstraksi dengan emulsi membran cair merupakan proses ekstraksi dengan mendispersikan
fasa
internal
dalam pelarut
yang
tidak
bercampur,
kemudian
mendispersikan emulsi tersebut dalam fasa eksternal. Umumnya fasa internal dan eksternal dapat bercampur, tetapi tidak dapat bercampur dengan fasa membran4). Beberapa penelitian lain juga telah dilakukan terhadap vanilin5-10). 2. Percobaan 2.1. Ekstraksi Panili Panili olahan diperoleh dengan cara pelayuan dicelupkan dalam air panas dan cara pengeringan dengan diangin-angin di bawah sinar matahari serta lama penyimpanan selama dua tahun. Ekstraksi buah panili olahan dilakukan secara perkolasi berdasarkan Standar Panili SP-SMP-300-1980, (1990)11). Buah panili olahan seberat 5,00 g diiris halus, direndam selama satu malam dengan 35 mL air suling dalam labu Erlenmeyer 100 mL, kemudian ditutup. Hasil dari perendaman pertama tersebut dipindahkan ke dalam labu takar100 mL melalui penyaringan, lalu kertas saring dibilas dengan 5,0 mL air suling dan disimpan untuk dipakai pada penyaringan kedua. Buah panili hasil perendaman pertama ditumbuk sehalus mungkin didalam mortir lalu direndam kembali dengan 35 mL air suling selama satu malam dan setelah disaring filtratnya disatukan dengan filtrat hasil perendaman pertama. Panili dicuci dengan air suling dan cuciannya dipakai untuk menetapkan volume air suling perendaman tepat 100 mL sehingga didapat larutan contoh.
JMS Vol. 4 No. 2, Oktober 1999
53
2.2. Pembuatan Emulsi Membran Cair 2.2.1. Pengaruh volume span 80 dan parafin terhadap % ekstraksi Span 80 divariasi : 3, 5, 9 mL dilarutkan dalam 8 mL kerosen. Volume parafin divariasi 3, 5 dan 10 mL. Campuran span 80 dalam kerosen dicampur dengan parafin dengan laju pengadukan 400 rpm selama 10 menit. Kemudian ditambah fasa internal air suling sebanyak 15 mL dengan pH = 5,7 dan diaduk pada 900 rpm dan selama 60 menit. Emulsi dianggap stabil bila pendiaman selama satu jam tidak terjadi pemisahan emulsi. Emulsi yang terbentuk tersebut dicampurkan ke larutan analit yaitu larutan vanilin sebagai fasa eksternal dengan konsentrasi 100 ppm, dan diaduk dengan kecepatan 600 rpm selama 100 menit, sehingga terjadi dua lapisan yaitu fasa emulsi dan fasa cair. Fasa cair yang dihasilkan dianalisis dengan alat KCKT dan spektrofotometri UV (dilambangkan A1) dan fasa emulsi yang didapat dilakukan pemecahan dengan laju pengadukan 1500 rpm selama 60 menit. Hasil emulsi dipindahkan ke corong pisah dan akan terbentuk menjadi dua lapisan yaitu fasa vanilin terdapat pada bagian bawah dan dianalisis dengan spektrofotometri dan KCKT (dilambangkan A) serta fasa organik pada lapisan atas. 2.2.2. Pengaruh laju pengadukan terhadap jumlah vanilin terekstraksi. Variasi laju pengadukan 900, 1100, dan 1300 rpm dan dipakai kondisi optimal (butir 2.2.1). 2.2.3. Pengaruh lama waktu pengadukan terhadap jumlah vanillin Variasi lama waktu pengadukan = 60, 90, 120 menit dan dipakai kondisi optimal 2.2.1 dan 2.2.2.
54
JMS Vol. 4 No. 2, Oktober 1999
Bagan kerja dapat dilihat gambar dibawah : Panili
Perkolasi`
Analisis dg spektrofotometri UV-VIS / KCKT
Teknik Membran Cair
Fasa Membran
Membran
Vanillin
Fasa Cair
Analisis Spektrofotometri UV-VIS/KCKT (A1)
Analisis Spektrofotometri UV-VIS / KCKT (A)
Gambar 1. Bagan kerja ekstraksi vanillin.
2.2.4. Pembuatan Kurva Kalibrasi larutan Standar Vanilin dengan Spektrofotometer UV-VIS dan KCKT Pengukuran absorbansi vanilin dilakukan pada 278 mm dengan spektrofotometer UV-VIS (Hitachi). Berdasarkan hasil pengukuran diperoleh persamaan kalibrasi sebagai berikut : Y = 0,1014 + 0,02938 X dan r = 0,998 Sedangkan dengan KCKT (Shimadzu) diperoleh persamaan kalibrasi sebagai berikut : Y = 73904,20 + 16900,56 X dan r = 0,997.
JMS Vol. 4 No. 2, Oktober 1999
Adapun kondisi KCKT adalah : kolom C
55
18,
diameter = 0,5 cm, panjang kolom =
25 cm, suhu = 30° C, ukuran partikel = 0,5 µm, λ deteksi = 284 nm, kecepatan alir 0,9 mL/menit dan fasa gerak metanol : air ( 4 : 1).
2.2.5. Penentuan kadar vanilin dalam buah panili dengan spektrofotometri dan KCKT Variasi larutan standar vanilin baik untuk analisis spektrofotometri UV-VIS dan KCKT = 0, 30, 60, 90 dan 120 ppm, digunakan untuk membuat kurva kalibrasi. Kadar vanilin dalam persentase bahan kering dinyatakan sebagai berikut : Kadar vanilin (% b/b) =
CxV ⋅100 % M
dimana : C = Konsentrasi larutan contoh (ppm) yang didapat dari kurva kalibrasi standar vanillin. V = Volume larutan vanillin awal (L) M = Berat sampel (mg) Persen ekstraksi vanilin dalam membran cair dihitung : %E=
(Vanilin ) terekstrak x 100 % (Vanilin ) awal
3. Hasil dan Pembahasan 3.1. Penentuan Kondisi Optimum Ekstraksi Vanilin Secara Emulsi Membran Cair 3.1.1. Pengaruh volum span 80 dan parafin terhadap % ekstraksi vanilin. Pada Tabel 1 hanya ada tujuh data dari sembilan perlakuan, hal ini karena dari sembilan perlakuan tersebut hanya tujuh yang membentuk emulsi yang mantap. Hal ini disebabkan karena emulsi yang mengandung mikro emulsi yang di dispersikan pada fase internal tidak membentuk makro emulsi yang sempurna, karena terjadi perbedaan sifat akibat penambahan volum span 80 yang terlalu berlebihan, sehingga akan mengakibatkan ketidakseimbangan energi dalam dan tegangan permukaan pada emulsi yang terbentuk.
56
JMS Vol. 4 No. 2, Oktober 1999
Tabel 1 : Data-data luas area dari volum span 80 dan parafin, konsentrasi dan % ekstraksi vanilin.
Luas A 1123157 1083420 1204117
Konsentrasi A1 A 0,675 62,084 1,376 59,733 0,008 66,874
1. 2. 3.
Span 80 (ML) 3 3 3
Parafin (mL) 3 5 10
A1 85318 97164 74038
4. 5. 6.
5 5 5
3 5 10
75489 141316 75074
1005897 888250 971764
0,0094 3,989 0,069
55,418 48,184 53,216
55,42 48,18 53,22
7.
9
3
110656
422118
2,175
20,604
20,60
No.
% Ektraksi 62,08 59,73 66,87
Contoh perhitungan untuk persen ekstraksi: Persamaan garis regresi y = 73904,20 + 16900,56 x Luas Area (A1)= 85318 = 73904,20 + 16900,56 x → x = 0,675 ppm. Luas Area (A) = 1123157 = 73904,20 + 16900,56 x → x = 62,084 ppm %E=
(Vanilin ) terekstrak 62,08 x 100 % = x 100 % (Vanilin ) awal 100
= 62,08 %
Dari perbedaan ini didapat kondisi optimum pada volum span 80 3 mL, kerosen 8 mL parafin 10 mL dan air suling 15 mL karena menghasilkan persen ekstraksi optimum 66,87 %. Ini berarti pada volum tersebut terjadi keseimbangan antara larutan standar vanilin dengan emulsi membran cairnya. Sedangkan semakin banyak volum penambahan span 80 yang di berikan maka akan semakin kecil persen ekstraksi yang dihasilkan. Hal ini disebabkan karena ekstraksi senyawa vanilin dengan span 80 sebagai fase pembawa tidak terbentuk secara maksimal. Artinya pembentukan senyawa vanilin dengan fase pembawa pada permukaan baur fase membran hanya sedikit sehingga vanilin yang terikat pada senyawa pembawa untuk bermigrasi ke fase internal juga akan sedikit, sehingga vanilin yang terikat pada senyawa pembawa juga kurang stabil dan menyebabkan vanilin tersebut lepas sebelum bermigrasi dari fase pembawa ke fase internal. Dengan rendahnya kinerja fase pembawa tersebut menyebabkan persen ekstraksi vanilin menurun.
JMS Vol. 4 No. 2, Oktober 1999
57
Dengan volum span 80 3 mL dan parafin 10 mL yang menghasilkan persen ekstraksi optimal maka kinerja difusi vanilin berlangsung dengan baik. Senyawa pembawa yang berada didalam fase membran mempunyai kinerja yang bersifat dinamis, yaitu setelah mengikat vanilin dari fase eksternal, maka vanilin tersebut dilepaskan ke fase internal yang didukung oleh laju pengadukan yang sesuai. Dengan adanya pengadukan maka senyawa pembawa ini akan berdifusi kembali ke permukaan baur fase membran untuk menarik senyawa vanilin yang ada di fase membran dan dibawa kembali ke fase internal.
3.1.2 Pengaruh laju pengadukan terhadap % ekstraksi vanilin Dari Tabel 2 dibawah terlihat luas area (A) optimum pada laju 1100 rpm dimana antara vanilin dengan emulsi membran cairnya saling dapat menghomogenkan secara merata, sehingga tercapai persen ekstraksi yang optimum sebesar 76,19 %. Pada laju 1300 rpm persen ekstraksi menurun, karena vanilin yang telah sampai di fase internal kembali lagi ke fase membran, sehingga vanilin yang pindah ke fase internal berkurang.
Tabel 2. Data-data luas area dari laju pengadukan dan % ekstraksi vanilin. No.
Laju (rpm)
1. 2. 3.
900 1100 1300
Luas Area A1 74038 74019 78755
A 1204117 1361611 869832
Konsentrasi (ppm) A1 A 0,008 66,874 0,007 76,193 0,287 47,095
% Ekstraksi 66,87 76,19 47,10
3.1.3. Pengaruh lama waktu pengadukan terhadap % ekstraksi vanilin Dari Tabel 3 dibawah terlihat bahwa lama waktu pengadukan optimum adalah 90 menit dan persen ekstraksi = 94,25 %.
Tabel 3. Data-data waktu pengadukan dan persen ekstraksi No. 1. 2. 3.
Waktu/ menit 60 90 120
Luas area A1 A 74019 1361611 73999 1666734 139995 1363921
Konsentrasi (ppm) A1 A 0,007 76,193 0,006 94,247 3,911 76,300
% Ekstraksi 76,19 94,25 76,30
58
JMS Vol. 4 No. 2, Oktober 1999
3.2. Penentuan Kadar Vanilin dalam Panili Olahan dengan Spektrofotometer UVVIS dan KCKT 3.2.1. Analisis kadar vanilin dalam panili olahan dengan Spektrofotometer UV-VIS Hasil analisis kadar vanilin dalam buah panili olahan secara perkolasi tanpa memakai membran cair dan memakai membran cair dengan spektrofotometer UV-VIS terdapat pada Tabel 4 dibawah. Tabel 4 : Kadar vanilin dalam panili olahan dianalisis dengan spektrofotometrer UV-Vis Sampel 1 2 3 Rata-rata
Dengan membran cair (%) Tanpa membran cair (%) Fasa membran (A) Fasa cair (A1) 3,21 7,20 2,11 3,18 7,08 2,04 3,13 6,74 1,99 3,17 7,01 2,05
Contoh perhitungan untuk kadar vanilin dari sampel nomor 1 tanpa membran cair: Absorbansi yang diperoleh 0,573 dan dengan persamaan garis regresi didapat konsentrasi 1605,2 ppm Kadar Vanilin (% b/b) =
C x V 1605,2 x 0,1 = x 100 % = 3,2% M 5000
Dari Tabel diatas terlihat bahwa kadar vanilin dalam buah panili olahan yang diperoleh secara perkolasi yang dilanjutkan dengan ekstraksi membran cair lebih dari dua kali lipat dari pada tanpa membran cair
3.2.2. Analisis kadar vanilin dalam buah panili olahan dengan KCKT. Hasil analisis kadar vanilin dalam buah panili olahan secara perkolasi tanpa memakai membran cair dan memakai membran cair dengan KCKT terdapat pada Tabel 5.
JMS Vol. 4 No. 2, Oktober 1999
59
Tabel 5 : Kadar vanilin dalam buah panili olahan dengan KCKT
Sampel 1 2 3 Rata-rata
Tanpa membran cair (%) 0,63 0,40 0,24 0,42
Dengan membran cair (%) Fasa membran (A) Fasa cair (A1) 6,58 1,43 6,05 0,31 3,38 0,21 5,34 0,65
Dari Tabel 5 terlihat bahwa kadar vanilin dalam buah panili olahan yang didapat secara perkolasi yang dilanjutkan dengan ekstraksi membran cair hasilnya jauh lebih besar dari pada tanpa membran cair, lebih dari 10 kali lipat. Dari Tabel di atas dapat disimpulkan menjadi Tabel 6 di bawah ini. Tabel 6 : Kadar vanilin dari panili olahan secara perkolasi membran cair dengan spektrofotometer UV-VIS dan KCKT. No.
Perkolasi panili olahan
1. 2.
Tanpa membran cair Dengan membran cair A A1
% vanili Spektrofotometer KCKT 3,17 0,43 7,01 2,05 9,06
5,33 0,65 5,98
Dari Tabel diatas terlihat bahwa analisis kadar vanilin baik yang spektrofotometer UV-VIS dan KCKT secara perkolasi yang dilanjutkan dengan teknik membran cair hasilnya lebih besar dari pada secara perkolasi tanpa memakai teknik membran cair. Kondisi optimal dari membran cair adalah span 80 sebanyak 3 mL, kerosen 8 mL, parafin 10 mL, air suling 15 mL, dan laju pengadukan 1100 rpm selama 90 menit. Kalau kita bandingkan hasil analisis kadar vanilin secara spektrofotmeter UV-VIS dengan KCKT ternyata dengan spektrofotometer hasil analisis lebih tinggi dari pada dengan KCKT. Hal ini disebabkan karena analisis kadar vanilin dengan spektrofotometer UV-VIS diukur pada panjang gelombang 280 nm ± 3 nm, dan pada panjang gelombang itu senyawa-senyawa sejenis pada panili olahan juga ikut terukur. Sedangkan dengan KCKT vanilin dipisahkan dahulu dari senyawa-senyawa lainnya.
60
JMS Vol. 4 No. 2, Oktober 1999
4. Kesimpulan Dari hasil penelitian didapat kesimpulan : 1. Kondisi optimum ekstraksi vanilin secara emulsi membran cair didapat berturut-turut sebagai berikut : kecepatan pengadukan 1100 rpm lama waktu pengadukan 90 menit, volume span 80 3 mL, kerosen 8 mL, parafin 10 mL, dan air suling 15 mL. 2. Hasil analisis dengan spektrofotmeter UV-VIS, secara perkolasi kadar vanilin = 3,17 %. Cara perkolasi yang dilanjutkan dengan emulsi membran cair memberikan hasil yang lebih tinggi dari pada perkolasi tanpa membran cair, analisis kadar vanilin 7,01 % dan sisa yang ada di fasa cair 2,05 %. 3. Hasil analisis dengan KCKT secara perkolasi kadar vanilin = 0,43 %. Cara perkolasi yang dilanjutkan dengan emulsi membran cair memberikan hasil yang jauh lebih tinggi daripada perkolasi tanpa membran cair, rata-rata analisis kadar vanilin 5,33 % dan sisa yang ada di fasa cair adalah 0,65%. 4. Hasil analisis kadar vanilin dengan spektrofotometer UV-VIS pada 280 nm ± 3 nm memberikan hasil yang lebih tinggi dari pada kadar vanilin dengan KCKT pada 280 nm. Hal ini disebabkan pada gelombang 280 nm ± 3 nm dengan spektrofotometer UVVIS selain senyawa-senyawa lain yang ada dalam panili olahan ikut terdeteksi Daftar Pustaka 1. Sujalmi, S. "Penanganan Buah Panili Pasca Panen Untuk Meningkatkan Kadar Vanillin Buah Panili Olahan", Seri Monografi Lembaga Penelitian, Universitas Lampung Pemberdayaan Wilayah Kering, 37-53, 1996. 2. Peralutji. “Analisis Kadar Vanillin Dengan KCKT Dalam Buah Panili (Vanilla planifolia Andrews) Dengan Metode Pelayuan Pencelupan Dalam Air Panas Dan Dioven Serta Metode Pengeringan Diangin-angin", Skripsi Universitas Lampung, 4344, 1997. 3. Wayan. "Analisis Kadar Vanillin Dengan KCKT Dalam Buah Panili (Vanilla planifolia Andrews) Dengan Metode Pelayuan Disayat Memanjang dan Dijemur di Sinar Matahari Serta Metode Pengeringan Diangin-angin", Skripsi Universitas Lampung, 47, 1997.
JMS Vol. 4 No. 2, Oktober 1999
61
4. Murder, Marcel. "Basic Principle of Membrane Technology", Kluwer Academic Publisher, Dordrecht, 1991. 5. Taylor, S. "Improved Determination of Vanillin and Related Phenolic Components in Vanilla {Vanilla fragrans (Salisbury) Ames] by High Performance Liquid Chromatography", Flavour and Fragrance Journal, 8, 281-287, (1993). 6. Kahan, S. "Liquid Chromatographic Method for Determination of Vanillin and Related Flavor Compounds in Vanilla Extract : Collaborate Study", J.Assoc. Off. Analitic Chemistry, 72, 614-618, (1989). 7. Poole.S.K., S.L. Daly., C.F. Poole. "A Thin Layer Chromatographic Method for Determining the Authenticity
of
Natural Vanilla Extract", Journal of Planer
Chromathography, 6, 129 - 137, (1993). 8. Arana, FE. "Action a β-glucosidase in the curing of vanilla”, Food Res,. 8, 343, (1943). 9. Guarino, P.A., S.M. Brown. "Liquid Chromatographic Determination Of Vanillin and Related Falvor Compounds in Vanilla Extract : Cooperative Study", J. Assoc. Off. Anal. Chem. 68, 1198 – 1201, (1985). 10. Belay, M.T., C.F.Poole. “Determination of Vanillin and Related Flavour Compounds in
Natural
Vanilla
Extracts
and
Vanilla-Flavored
Foods
by
Thin
Layer
Chromatography and Automated Multiple Development”, Chromatographia. 37, 365 – 373, (1993). 11. Dirjen Perdagangan Luar Negeri Departemen Perdagangan RI 1990, “Standar panili SP-SMP-303-1980”, Jakarta, Rev. Maret 1981.
