Teknologi Ekstraksi Indah Solihah
NATURAL MEDICINES TRADITIONAL USAGE
Necessity of STOCK
PRACTICAL USAGE
INCREASING EFFECTIVENESS
FRESH PLANT MATERIALS
DRIED PLANT MATERIALS
EXTRACTPURIFIED EXTRACT
ACTIVE CHEMICAL CONSTITUENTS
DIRECTLY CONSUMED (Lalapan) JUICES JAMU GENDONG
INFUSION (DI GODOG) (DI REBUS) (DI SEDUH)
INSTABLE VOLUMINOUS
INPRACTICAL VOLUMINOUS
PHARMAGEUTICAL DOSAGE FORMS
HYGROSCOPIC INSOLUBLE
PHARMACEUTICAL DOSAGE FORMS
CONVENTIONAL DRUG
STEPS OF EXTRACT PRODUCTION 1. 2. 3.
4. 5.
PREPARATION OF STARTING MATERIALS EXTRACTION SEPARATION OF MENSTRUM FROM RESIDUAL MATERIAL CONCENTRATION OF MENSTRUM DRYING PROCESS
Penyiapan Bahan Baku • Budidaya Budidaya secara organik • Teknologi Pascapanen tahap paling kritis pada proses pemanasan dan pengecilan ukuran
PENYIAPAN BAHAN BAKU PROSES PENGERINGAN TANAMAN HIDUP FOTOSINTESIS BIOSINTESIS REAKSI ENZIMATIK BERLANGSUNG ALAMI BAHAN DAN KANDUNGAN AKTIF STABIL FISIS DAN KIMIAWI
ORGAN YANG DIPANEN BAHAN KERING SUPPLY NUTRISI KADAR AIR < 10% BERHENTI KADAR AIR > 10% DENATURASI ENZIM MASIH AKTIF ENZIM MIKROBA MIKROBA HIDUP MATI DEKOMPOSISI STABILITAS BAHAN KANDUNGAN AKTIF DAN KAND AKTIF DAN KONTAMINASI FISIS DAN MIKROBA KIMIAWI
Pengeringan Bahan • Tujuan : mengurangi kadar air hingga < 10% guna mencegah tumbuhnya mikroba dan terjadinya reaksi enzimatis tetapi juga efek sinar UV thd bahan • Persyaratan batas cemaran mikroba • Persyaratan kadar kandungan kimia, profil kromatografi dan makroskopis bahan
Pengeringan dengan Oven • Jika terlalu cepat Face hardening, bagian luar kering, bagian dalam basah Reaksi enzimatis • Jika temperatur terlalu tinggi Merusak kandungan kimia termolabil seperti alkaloid tertentu, senyawa lakton
Pengering-anginan Pengeringan lambat Reaksi enzimatis • Hidrolisis Ester : Metil salisilat
O C
OCH3 OH
Daun gondopura Gaultheria fragrantissima Wall Komponen balsam
H 3C
O
Bensil asetat
C O
Bunga melati Jasminum officinale L. Parfum dan Aromaterapi
ESTER (lanjutan) Kencur (Kaempferia galanga L.) OCH3
Etil p-metoksi sinamat Ekspektoran dan analgetik O
HC
C H
C OC2H5
Hidrolisis : etanol dan asam p-metoksi sinamat
Selasih (Ocimum basilicum L.) O C O
CH3
Linalil asetat Parfum dan aromaterapi
Hidrolisis : linalil alkohol dan asam asetat
HIDROLISIS GLIKOSIDA SELEDRI (Apium graveolens L.) Apigenin-7-O-apiosil-glukosida Apiin Apigenin Polar larut dalam air
Semipolar larut dalam alkohol OH
Apiosil-glukosil-O
O
OH
O
OH O
HO
OH
O
HIDROLISIS POLISAKHARIDA Biji Sangkobak (Plantago major L.) Daun Jati blanda (Guazuma ulmifolia Lamk.) POLISAKHARIDA MONO/DISAKHARIDA -
Water soluble fiber Musilago Molekul besar Sulit diabsorpsi Memperlancar defekasi Menekan nafsu makan Pelangsing
- Glukosa, galaktosa - Sakharosa, laktosa - Molekul kecil - Mudah diabsorpsi - Sumber kalori - Menambah berat badan
ENZIM OKSIDASE & POLIMERASE Mono dan seskuiterpen (penyusun minyak atsiri) oksidasi Menjadi lebih gelap polimerisasi Resin Tidak larut, toksik
ENZIM OKSIDASE & POLIMERASE Mono dan seskuiterpen (penyusun minyak atsiri) oksidasi Menjadi lebih gelap polimerisasi Resin Tidak larut, toksik
Pengeringan dg Sinar Matahari Resiko terkena Pancaran Sinar UV Azulen - Temuhitam (Curcuma aeruginosa) Chamazulen – Bunga kamomila (Matricaria chamomilla) Sesquiterpen dg banyak ikatan rangkap Berwarna biru kehitaman Memucat oleh sinar matahari langsung
Kurkuminoid – Memucat oleh sinar UV Klorofil daun – Menjadi abu-abu Pengeringan dg ditutup kain hitam Menghindari desinfektasi dg sinar radiasi
PEMBUATAN SERBUK TEBAL LAPISAN BATAS Jarak yang harus ditempuh oleh cairan penyari untuk mencapai zat aktif didalam sel bahan SEMAKIN HALUS SERBUK SEMAKIN PENDEK TEBAL LAPISAN BATAS SEMAKIN MUDAH PENETRASI PENYARI UNTUK MENCAPAI ZAT AKTIF DI DALAM BAHAN SEMAKIN EFEKTIF PROES PENYARIAN DALAM REALITASNYA TIDAK SELALU DEMIKIAN
BERBAGAI KERUGIAN YANG MUNGKIN TERJADI JIKA BAHAN TERLALU HALUS 1. PENGUAPAN MINYAK ATSIRI KARENA BANYAK SEL YANG PECAH 2. ZAT BALLAST YANG SEBENARNYA TIDAK LARUT KELUAR SEL DAN MENGOTORI SARI ZAT BALLAST LIPOFILIK : LEMAK, KLOROFIL RESIN ZAT BALLAST HIDROFILIK: KARBOHIDRAT PROTEIN
3. KECILNYA RUANG INTRA DAN INTER SELULAR MEMAMPATKAN BAHAN DAN MENYUMBAT PERKOLATOR 4. RIMPANG DAN BIJI DENGAN KANDUNGAN AMILUM TINGGI => JIKA CAIRAN PENYARINYA AIR ATAU ALKOHOL BERKADAR RENDAH AKAN MENGGUMPAL JIKA ADA PEMANASAN
PENTINGNYA STANDARDISASI BERKAITAN DG KANDUNGAN KIMIA DAN EFEK TERAPI
KANDUNGAN SIMPLISIA : - Zat aktif – kadar berkaitan dg efek terapi - Zat ballast - karbohidrat, protein, lemak, klorofil, resin, tanin - tidak terkait dg efek terapi - membuat jenuh cairan penyari - mempengaruhi kadar zat aktif yang tersari
- Harus distandardisasi
KERUSAKAN FISIK SIMPLISIA Kelembaban tinggi (Daerah tropis) - Bahan higroskopik (agar-agar) mengempal, basah, mencair Diberi bahan penyerap air
Kelembaban rendah (Timur tengah, Eropa) - Simplisia kehilangan air secara perlahan - Menjadi kisut Pengepakan kedap udara
APA PERBEDAAN SARI DENGAN EKSTRAK?
TAHAPAN PROSES EKSTRAKSI １．PENETRASI CAIRAN PENYARI KE DALAM SEL Tebal lapisan batas Keras lunaknya sel bahan : Daun, bunga, rimpang Lunak Kayu dan beberapa jenis buah Keras Cairan penyari – Semakin besar persentase gugus OH semakin kuat daya penetrasinya Air > Gliserol > Metanol > Etanol > Eter 2. MENGEMBANGNYA RUANG INTRA AND INTER SELULAR KARENA TERISI CAIRAN PENYARI
TAHAPAN PROSES EKSTRAKSI (Lanjutan) 3. KONTAK ANTARA CAIRAN PENYARI DENGAN KANDUNGAN KIMIA BAHAN 4. PELARUTAN KANDUNGAN AKTIF DALAM CAIRAN PENYARI - Kesesuaian polaritas – Like Dissolves Like - Kejenuhan sari – Perkolasi (supply penyari baru) > Maserasi - Pemanasan – Penurunan viskositas – Peningkatan kemampuan untuk melarutkan kandungan aktif - Pengadukan dan pengojogan– Peningkatan pelarutan kandungan aktif 5. DIFUSI KANDUNGAN AKTIF KELUAR SEL Perbedaan konsentrasi antara cairan di dalam dan di luar sel – Concentration equilibrium – Percolation > Maceration Tekanan – Perkolasi (aliran cairan) > Maserasi Bisa ditambah tekanan dari atas atau vakum dari bawah
SOLVENTS HEXANE , PETR ETHER Benzene, Toluene
DISSOLVED CHEMICAL CONSTITUENT GROUPS Terpenoids (volatile oil), Triterpenes, Steroids, Coumarins, Polymethoxy flavones, Lipid, Resin, Chlorophylls, Xanthophylls
CHLOROFORM Dichloromethane
All above mentioned groups, Anthraquinones, Free alkaloids, Curcuminoids, Free phenols
DIETHYL ETHER
All above mentioned groups, Flavonoid aglycones, Phenolic acids
ETHYL ACETATE Acetone
All above mentioned groups, Flavonoid monoglycosides, Quasinoids, Other glycosides
ETHANOL And other alcohols
All above mentioned groups, Flavonoid diglycosides, Tannin, Amino acids
HOT WATER
All above mentioned groups starting from those dissolved in diethyl ether, Alkaloid salts, Flavonoid polyglycosides, Mono- and Disaccharides, and Proteins
Senyawa Larut Heksan, PE, Toluen
Steroid
antrasen Fenantren
Monoterpen
Sinensetin
Senyawa Larut Kloroform dan DCM
Aloe-emodin
Kurkumin Eugenol
Senyawa Larut Dietil-eter
Kuersetin
Asam Salisilat Asam Galat
Senyawa Larut Etil Asetat, Aseton
Digoxin
Saponin
Senyawa Larut Alkohol
Apiin
Rutin
FAKTOR KEMUNGKINAN PENYEBAB KERUSAKAN KANDUNGAN KIMIA SAAT EKSTRAKSI • Reaksi gugus hidroksi karbonil dan orto dihidroksi dg logam berat dari peralatan ekstraksi (kurkumin, flavonoid, fenol) • Reaksi hidrolisis oleh asam (ester, glikosida) • Reaksi pembentukan fenolat oleh basa (kurkumin, asam fenolat) • Kerusakan oleh pemanasan terhadap kandungan kimia dengan banyak ikatan rangkap (kurkumin, karotenoid, PUFA, terpenoid hidrokarbon)
FAKTOR PEMANASAN Minyak atsiri - Terpenoid hidrokarbon bertitik didih rendah menguap, hilang - Seskuiterpen lakton tidak stabil oleh panas
Senyawa dg banyak ikatan rangkap - Karotenoid - Kurkuminoid
FAKTOR pH • Pada MMI III th 1979 - Nonaktivasi enzim dg pendidihan irisan temulawak segar coklat kuning menyala - Eksportir Yogya mendidihkan dg air kapur
- Kesalahan besar - Minyak atsiri menguap bersama uap air - Kurkumin terurai menjadi asam ferulat
PRODUKSI EKSTRAK • PENGECILAN BAHAN – Grinder, Penyerbuk • EKSTRAKSI – Maserasi, Perkolasi, Digesti, Destilasi
DESTILASI AIR
UAP DAN AIR
UAP
PEMISAHAN SARI DARI AMPAS PRESS MEKANIK
PRESS HIDROLIK
SPINNER (SENTRIFUGASI)
PRESS DG PENGURANGAN TEKANAN
PENGUAPAN SARI PANCI PENGUAP
TERBUKA
PENGUAP DENGAN
PENGURANGAN TEKANAN
Faktor-faktor yg perlu dipertimbangkan didalam pemilihan metode ekstraksi : • • • • • •
Tujuan ekstraksi Skala ekstraksi Sifat-sifat senyawa yang diesktraksi Sifat pelarut yang digunakan Penggunaan ekstrak Daur ulang pelarut tunggal
Tujuan ekstraksi • Substansi kimia yg identitasnya sdh dikenal • Meneliti golongan kimia • Organisme yg digunakan pada ilmu kedokteran tradisional • Skrining
Skala
Skala kecil ǂ skala besar
Sifat-sifat senyawa yg diekstraksi • Pengaruh pH • Polaritas • Termostabilitas
Sifat pelarut yang digunakan • • • •
Volatilitas Toksisitas Reaktifitas Harga
Syarat pelarut : • Aman terhadap pekerja • Mudah diuapkan • Sisa yg tertinggal dalam ekstrak tidak berbahaya • Tidak korosif terhadap peralatan • Dapat digunakan kembali untuk ekstraksi • Selektif • Murah
Air • Aman, dapat diuapkan secara terbuka • Sisa yang tertinggal pada ekstrak juga aman • Perlu suhu relatif tinggi untuk menguapkan • Resiko terkena cemaran mikroba selama proses
Etanol/campuran etano-air • Hampir semua golongan kandungan kimia tanaman dapat larut • Titik didih lebih rendah dibanding air • Dapat digunakan kembali setelah penguapan • Tidak boleh diuapkan terbuka • Sisa dalam ekstrak dapat bersifat toksik jika dikonsumsi
Etil asetat • Lebih selektif dibanding etanol • Titik didih lebih rendah dibanding etanol • Dapat digunakan kembali setelah penguapan jika tidak terhidrolisis menjadi etanol dan asam asetat • Tidak boleh diuapkan terbuka • Sisa dalam ekstrak dapat bersifat toksik jika dikonsumsi
Heksan dan PE • Bersifat lipofilik sehingga digunakan untuk delipidasi • Titik didih rendah sehingga mudah diuapkan • Dapat digunakan kembali setelah penguapan • Tidak boleh diuapkan terbuka • Sisa dalam ekstrak dapat bersifat toksik jika dikonsumsi
Pelarut lain • Metanol : dilarang karena dapat merusak syaraf mata • Dietil eter : sangat mudah terbakar • Kloroform : sangat iritatif thd kulit dan mata • Aseton : sisa dalam ekstrak bersifat sangat toksik • Benzen : karsinogenik
Penggunaan ekstrak
Daur ulang pelarut tunggal
PRODUCTION OF PURIFIED EXTRACT -
DELIPIDATION and FRACTIONATION SAPONIFICATION RESIN ELIMINATION DISTILLATION PRECIPITATION BY : - Different solvent polarities - Heavy metal – Poly phenol reaction - Protein – Tannin reaction - ALKALOID SEPARATION
DELIPIDATION AND FRACTIONATION PLANT POWDER
PLANT POWDER
PETROLEUM ETHER
ETHANOL
RESIDUE NON POLAR SUBSTANCES
RESIDUE Ethanol EXTRACT ETHANOL
RESIDUE Chloroform /Ether
EXTRACT CHCl3 /ETHER
EXTRACT ETHANOL Evaporation; + Hot Water SUSPENSION Ether: Ethyl acetate: Butanol DIFFERENT FRACTIONS
SAPONIFICATION NON POLAR / LIPID EXTRACT KOH Solution
SOAP
WATER FRACTION Ether WATER FRACTION
ETHER FRACTION (TRITERPENE STEROID CAROTENOID)
RESIN ELIMINATION ETHANOLIC EXTRACT Petroleum ether /Hexane PE/Hexanic FRACTION
ETHANOLIC EXTRACT KOH ethanolic
INSOLUBLE PRECIPITATE SOLUBLE FRACTION (RESIN) FRACTION CURCUMIN
PIPERINE
DISTILLATION NON POLAR/ LIPID EXTRACT + WATER DISTILLATION
ESSENTIAL OIL
NON VOLATILE FRACTION
