II. TINJAUAN PUSTAKA. 2.1 Insektisida Alami. 2.2 Minyak Daun Cengkih

Transkripsi

1 II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Insektisida Alami Definisi insektisida menurut US EPA (United State Environmental Protection Agency) yaitu pestisida yang targetnya adalah serangga. Adapun pestisida yaitu zat atau campuran zat yang dimaksudkan untuk mencegah, menghancurkan, memukul mundur, atau mengurangi hama apapun. Minyak daun cengkih dan minyak serai wangi tergolong insektisida nabati. Menurut Kardinan (2002), insektisida nabati mudah terurai di alam (biodegradable), sehingga tidak mencemari lingkungan, relatif aman bagi manusia dan hewan. Contoh insektisida nabati adalah tanaman cengkih yang mengandung eugenol dan serai yang mengandung senyawa sitronelal. Rizal (2008) menyatakan bahwa minyak cengkih bermanfaat sebagai insektisida terhadap nyamuk Culex sp. Serai wangi bermanfaat sebagai insektisida penolak nyamuk Culex sp. dan Aedes aegypti. Menurut Djojosumarto (2000), pengendalian serangga terbang, dapat dilakukan dengan insektisida semprot yang mengandung racun pernapasan atau racun kontak. Serangga sasaran akan mati bila menghirup insektisida yang mengandung racun pernafasan dalam jumlah yang cukup. Adapun racun kontak menyebabkan kematian serangga karena kontak langsung dengan insektisida melalui kulit (jaringan epidermis). Harris (1987) menyatakan bahwa sitronela bersifat racun dehidrasi (desiscant) saat kontak dengan serangga dan mati akibat kehilangan cairan terus menerus. Selain itu, Wilbraham dan Matta (1992) diacu dalam Iffah et al. (2007), menyatakan bahwa minyak cengkih juga mengandung senyawa racun kontak, yaitu eugenol (senyawa fenol) yang mudah terserap kulit. Menurut Huang et al. (2001), eugenol, isoeugenol, dan metil eugenol bersifat racun kontak terhadap serangga Sitophilus zeamais dan Tribolium castaneum. Hal ini didukung oleh pendapat Hart (1990) yang menyatakan bahwa eugenol merupakan senyawa fenol yang memiliki gugus alkohol sehingga dapat melemahkan dan mengganggu sistem saraf. Mutchler (1991) diacu dalam Setyaningrum (2007) menerangkan bahwa mekanisme kerja racun kontak sitronela adalah menghambat enzim asetilkolinesterase, sehingga terjadi fosforilasi asam amino serin pada pusat asteratik enzim bersangkutan. Gejala keracunannya timbul karena adanya penimbunan asetilkolin yang menyebabkan gangguan sistem saraf pusat, kejang, kelumpuhan pernafasan, dan kematian. 2.2 Minyak Daun Cengkih Minyak daun cengkih diperoleh dari penyulingan daun cengkih yang umumnya menggunakan metode distilasi uap dan air. Rendemen minyak daun cengkih yang dihasilkan sebesar 1.73% dan komponen kimianya didominasi oleh eugenol yang berkisar % (Nuryoto et al. 2011). Adapun menurut Ketaren (1985) kandungan eugenol berkisar 70-93%. Rata-rata rendemen minyak daun cengkih di kalangan petani menurut Hernando (1987) adalah 1.37%, menurut Yuhono dan Suhirman (2006) adalah % dan menurut Widyatmoko (1986) adalah 1.45%. Selain itu, komponen kimia lain yang terkandung dalam minyak cengkih menurut Ketaren (1990) adalah betakariofilen, metil salisilat, metil eugenol, cis-isoeugenol, trans-isoeugenol, eugenol asetat, metil n-amil keton, seskuiterpenol dan naftalena. Eugenol merupakan komponen utama minyak daun cengkih dengan rumus molekul C 10 H 12 O 2.. Eugenol merupakan cairan tak berwarna atau kuning pucat, bila kena cahaya matahari berubah

2 menjadi coklat kehitaman (Wiratno 2010). Eugenol memiliki karakteristik senyawa fenol yang stabil, yang struktur kimianya ditunjukkan oleh Gambar 1. Gugus fenol OCH 3 OH Gambar 1. Struktur kimia eugenol (Sastrohamidjojo 2004) 2.3 Minyak Serai Wangi Minyak serai wangi dapat diperoleh melalui proses distilasi uap. Rendemen minyak serai wangi menurut Pandia et al. (2008) adalah 0.94% dengan kadar sitronelal 44.59%. Adapun menurut Sastrohamidjojo (2004), rendemen minyak serai wangi dengan distilasi uap adalah 0.33% dengan kandungan geraniol 39.9% dan hasil distilasi air adalah 0.32% dengan kandungan geraniol 33.7%. Minyak serai wangi mengandung persenyawaan aldehid yaitu sitronelal dan persenyawaan alkohol yaitu geraniol. Minyak serai wangi jawa mengandung geraniol, d-sitronelol dan sitronelal hingga 36%, sitral 0.2%, dan sisanya adalah senyawa isovaleraldehid, metil neptenon, d-sitronelal, isoamil alkohol, nerol, borneol, eugenol, geranil asetat, sitronelil asetat, sitronelil butirat, metil eugenol, disitroneloksida, alkohol-alkohol sekuiterpen, dipenten, campuran rasemik dan l-limonen, serta seskuisitronelal (Ketaren 1986). Komposisi komponen kimia minyak serai wangi ditunjukkan oleh Tabel 1 berikut ini : Tabel 1. Komponen minyak serai wangi Komponen minyak serai wangi Kadar (%) Sitronelal Geraniol Sitronelol Geraniol asetat 3 8 Sitronelil asetat 2 4 L limonen 2 5 Elemol & seskuiiterpen lain 2 5 Elemen & kadinen 2 5 Sumber : Ketaren 1985 Ketaren (1986) menyatakan bahwa sitronelal (C 10 H 16 O) memiliki gugus aldehida dan ikatan etilenik yang reaktif, geraniol (C 10 H 18 O) memiliki dua ikatan etilenik, dan sitronelol (C 10 H 20 O) memiliki gugus hidroksil. Pada suhu kamar, sitronelal berupa cairan berwarna kekuningan yang mudah menguap, bersifat sedikit larut dalam air dan dapat larut dalam alkohol dan eter. Sitronelol

3 berupa cairan tidak berwarna dan berbau mawar, bersifat mudah larut dalam alkohol dan eter, tetapi sedikit larut dalam air. Geraniol berupa cairan tidak berwarna (kuning pucat) larut dalam alkohol dan eter. Struktur kimia senyawa sitronelal, geraniol, dan sitronelol ditunjukan oleh Gambar 2. CH 3 Gugus aldehida Gugus hidroksil OH Ikatan etilenik C O H C OH H 3C CH 3 (a) (b) (c) Gambar 2. Struktur kimia geraniol (a), sitronelal (b) dan sitronelol (c) (Ketaren 1986) 2.4 Minyak Daun Cengkih sebagai Antiserangga Berdasarkan laporan-laporan penelitian, minyak cengkih dapat digunakan untuk mengusir atau melumpuhkan serangga. Minyak cengkih dapat menolak nyamuk dengan dosis 0.1 ml per 30 cm 2 (Trongtokit et al. 2005). Eugenol dapat membunuh larva Aedes aegypti dengan LC 50 sebesar 33 mg/l (Knio 2008) dan dapat membunuh 100% Anopheles stephensi, Aedes aegypti, dan Culex quinquefasciatus dengan dosis 7 l/ha dalam waktu menit (Bhatnagar 1993) diacu dalam (Kegley et al. 2008). Menurut Shola dan Kehinde (2010), uap minyak atsiri kuncup cengkih (Syzygium aromaticum) dapat membunuh serangga jenis kumbang (Callosbruchus maculatus). Minyak atsiri cengkih tersebut mengandung 95.75% eugenol dan 3.75% - kariopilen. Perlakuan konsentrasi minyak kuncup cengkih yang digunakan yaitu 0.1g, 0.2g, 0.3g, 0.4g, dan 0.5g dalam 1g zat pembawa padat (silika gel, alumina, dan kaolin). Tingkat kematian Callosbruchus maculatus dengan konsentrasi tersebut, yaitu 13.33%, 26.77%, % dan 100% dalam durasi pengamatan selama 1 jam. Supriadi (2010) telah membuat formula anti larva nyamuk. Komposisi bahan menurut invensi ini yaitu mengandung bahan aktif minyak cengkih 5-10%, dan minyak kayu manis 5-10%. Bahan pembawanya adalah 1g setil alkohol, 2.5g, asam stearat, 2 g gum arab, 5 ml pengemulsi tween 20, 1 ml trietanolamin, g NaOH dan g KC1 per 100 ml air suling. Wiratno (2010), menyatakan bahwa Balai Penelitian Tanaman Obat dan Aromatik (Balittro) Badan Litbang Pertanian telah berhasil membuat beberapa formula pestisida nabati berbahan aktif eugenol dari cengkih yang dikombinasikan dengan senyawa lainnya. Formula tersebut diberi nama CEES, CEKAM, dan Bio- Protector-1 yang berperan aktif sebagai insektisida. Minyak cengkih efektif mengendalikan hama keong mas, dan hama gudang seperti Tribolium castaneum dan hama tanaman seperti Aphis gossypii, Aphis. craccivora, Ferissia virgata, dan Valanga nigricornis. Zeng et al. (2010) juga menyatakan bahwa minyak cengkih dapat mengusir hama gudang yaitu Rhyzopertha dominica, Sitophilus oryzae dan Tribolium castaneum. 2.5 Minyak Serai Wangi sebagai Antiserangga Secara umum, minyak serai wangi digunakan dalam produk antiserangga berkisar antara 0.05% dan 15 %. Aplikasinya dapat dilakukan secara tunggal atau dikombinasikan dengan minyak lavender,

4 cengkih, bawang putih, dan minyak cedar (Barnard 2000). Wahyuningtyas (2004) menyatakan bahwa minyak serai wangi pada konsentrasi 2.5% dapat menolak nyamuk Aedes aegypti Linnaeus. Kiswanti (2009) telah melakukan uji efikasi produk gel penolak nyamuk terhadap 25 ekor nyamuk Culex quinquefasciatus. Hasil penelitiannya menunjukan jumlah nyamuk yang jatuh setelah 6 jam dan dinyatakan mati, pada konsentrasi serai wangi 10% adalah 26,67%, pada konsentrasi 15% adalah 52% dan pada konsentrasi 20% mencapai 60%. Hasil penelitian Sukma (2009), yaitu obat nyamuk elektrik berbahan aktif minyak serai wangi memiliki efektivitas sebagai anti nyamuk Aedes aegypti dengan LC 90 adalah ± 2.30%. Artinya, 90 % nyamuk yang mati dari 25 ekor nyamuk yang diujinya, disebabkan oleh konsentrasi minyak serai wangi sebesar 25,63%. Selain itu, hasil penelitian Pandia et al. (2008) menunjukkan bahwa minyak serai wangi dapat membunuh delapan dari 10 nyamuk Aedes aegypti selama pengamatan 30 menit. Ini dilakukan dengan cara menyemprotkan 10% minyak serai wangi yang dicampurkan dalam air. Rondonuwu dan Langi (2006), menyatakan bahwa pada konsentrasi minyak serai wangi 0.25% cukup untuk membunuh larva nyamuk Aedes spp. dan dapat mencegah nyamuk bertelur, serta memiliki daya penolakan dalam radius kurang dari 1 m. Hasil penelitian Fardaniyah (2007) menunjukan bahwa terjadi penurunan daya hinggap lalat dimulai dari konsentrasi 2.5% dan penurunan jumlah larva yang signifikan pada ikan mas yang dilumuri minyak serai wangi mulai dari konsentrasi 2.5% hingga 40% dibandingkan terhadap kontrol. Lalat yang diuji adalah Lalat Hijau (Chrysomya megacephala [Fab] ) sebanyak 50 ekor. Perlakuan konsentrasi yang digunakan yaitu 0%, 2.5%, 5%, 10%, 20%, 40%, yang masing-masing memiliki daya proteksi 93.6%, 94.2%, 96.6%, 97%, 98.6%, dan 99.8%, dalam pengamatan 1 jam. 2.6 Nyamuk Aedes Aegypti dan Lalat Nyamuk Aedes aegypti L. memiliki morfologi khusus. Nyamuk dewasa berukuran kecil, berwarna hitam dengan bintik-bintik putih di tubuhnya dan cincin-cincin putih 12 dikakinya (Jirakanjanakit dan Dujardin 2005). Ciri khas nyamuk Aedes aegypti dewasa adalah "Lyre Marking" yaitu strip putih keperakan di bagian dorsal, thoraks, dan warna keputihan pada segmen terakhir di kaki belakang (Wijana dan Ngurah 1982). Aedes aegypti adalah vektor alamiah dari virus dengue penyebab demam berdarah. Aedes aegypti termasuk nyamuk "day biter" (aktif menghisap makanan di siang hari), terutama nyamuk yang masih muda (umur 1-8 hari) (Wijana dan Ngurah 1982). Waktu aktif menggigitnya pada pukul dan , serta lebih banyak menggigit di dalam rumah daripada di luar rumah. Aedes aegypti juga dapat menularkan penyakit yellow fever dan chikungunya. Suhu optimum untuk hidupnya berkisar antara 25-27ºC (Cahyati dan Suharyo 2006). Nyamuk Aedes aegypti tersebar luas di daerah tropis dan subtropis. Penyebaran Aedes aegypti di Asia Tenggara ditemukan hampir di semua daerah perkotaan dan pedesaan. Selain itu, penyebarannya juga ada di daerah agak gersang seperti India. Aedes aegypti merupakan vektor virus dengue di perkotaan dan populasinya berubah-ubah sesuai dengan curah hujan (Cahyati dan Suharyo 2006). Lalat merupakan salah satu insekta (serangga) ordo diptera yang mempunyai sepasang sayap berbentuk membran. Lalat yang umum dijumpai adalah lalat rumah atau Musca domestica. Lalat dewasa hidup 2-4 minggu pada musim panas dan lebih lama pada musim dingin. Lalat dapat menjadi vektor penularan penyakit saluran pencernaan seperti kolera, tifus, dan disentri. Penularan penyakit dapat terjadi melalui semua bagian dari tubuh lalat seperti bulu badan, bulu pada anggota gerak, muntahan serta kotorannya (Santi 2001).

5 Lalat (Musca domestica) bersifat kosmopolitan dan merupakan vektor (penular) secara mekanis yang menyebarkan berbagai jenis penyakit, seperti virus, bakteri, protozoa, cacing, amuba dan lainnya (Brown 1979 dan Kettle 1984). Lalat memiliki bulu-bulu halus yang terdapat disekujur tubuhnya yang memungkinkan dapat berperan sebagai vektor penyakit, karena perilaku lalat yang suka berpindah-pindah dari suatu makanan (biasanya bahan organik yang membusuk ataupun kotoran) ke makanan lain untuk makan dan bertelur (Levine 1990) diacu dalam Kardinan A (2007). 2.7 Formula Antiserangga Secara umum, formulasi insektisida tersusun atas bahan aktif (active agents), bahan pembawa (carrier), dan bahan pembantu (adjuvant) (Djojosumarto 2008). Formula antiseranggga ini dibuat dari bahan aktif dan bahan pembawa yang berbeda sifat polaritasnya. Minyak atsiri bersifat nonpolar, sedangkan air bersifat polar. Oleh karena itu, formulanya dibuat dalam sistem emulsi minyak dalam air dengan menggunakan pengemulsi. Emulsi adalah dispersi atau suspensi suatu cairan dalam cairan lain yang tidak bercampur dalam keadaan biasa. Molekul-molekul kedua cairan tersebut bersifat saling antagonistik karena perbedaan sifat kepolarannya. Emulsi merupakan suatu sistem heterogen yang mengandung dua fasa cairan yaitu fasa terdispersi dan fasa pendispersi yang berbentuk butiran-butiran (droplets) (Suryani et al. 2000). Pemilihan pengemulsi dapat dilakukan dengan mempertimbangkan nilai hidrofil lipofil balance (HLB) yang pada dasarnya merupakan indikasi persentase berat dari bagian hidrofilik molekul pengemulsi nonionik. Nilainya yang semakin tinggi menunjukkan bahwa sifat pengemulsi yang semakin suka pada air (hidrofilik). Kisaran nilai HLB untuk emulsi minyak dalam air (O/W) berkisar antara Polisorbat 80 memiliki nilai HLB 15 (Suryani et al. 2000). Nilai HLB polietilen glikol 40 hidrogenated castor oil adalah 13 ( Chesam 2011). Dengan demikian kedua pengemulsi tersebut dapat digunakan sebagai pengemulsi minyak dalam air. Polisorbat adalah pengemulsi hidrofilik yang memiliki kemampuan kuat sebagai surface-active agents (surfactants) untuk mengurangi tegangan antarmuka dalam air, minyak, dan campuran lainnya untuk meningkatkan kualitas interaksi antar campuran dan menaikkan stabilitas emulsi. Polisorbat atau Polyoxyethylene sorbitan esters adalah hasil pembentukan reaksi sorbitan ester dengan etilen oksida. Sorbitan fatty-acid esters (sorbitan ester) adalah sorbitol turunan dari mono dan digliserida yang sangat larut dalam air dan memiliki rumus molekul C 64 H 124 O 26 (O Brien 2004). Polisorbate 80 adalah jenis surfaktan nonionik dan pengemulsi turunan dari polyoxylated sorbitan dan asam oleat. Wujud polisorbat 80 adalah cairan berwarna kuning jernih. Gugus hidrofilik dalam senyawa ini adalah komponen polieter yang dikenal sebagai polyoxyethylene yang merupakan polimer dari ethylene oxide (Chou 2005). Polyethilenglicol-40 Hydrogenated Castor oil merupakan pengemulsi nonionik dengan HLB 13, berwarna putih sampai kekuningan, dan memiliki rumus molekul C 57 H 110 O 9 (CH 2 CH 2 O)n. Umumnya, PEG-40 Hydrogenated Castor oil ( fixolite ), digunakan untuk emulsi minyak dalam air. Aplikasinya banyak digunakan sebagai agen pengemulsi, agen penstabil, dan agen pengondisian viskositas formula parfum atau kosmetik (Chesam, 2011). Cara penambahan bahan pengemulsi dalam proses emulsifikasi menurut Suryani et al. (2000) dapat dilakukan dengan metode agen dalam air dan metode agen dalam minyak. Teknik agen dalam air biasanya menghasilkan emulsi yang agak berkoarse dengan ukuran partikel yang bervariasi. Emulsi yang terbentuk bisa menjadi tidak stabil. Metode agen dalam minyak biasanya menghasilkan

6 emulsi yang seragam dengan diameter butiran rata-rata adalah 0.5 mikron yang menunjukan tipe emulsi yang paling stabil. Metode agen dalam minyak dilakukan dengan cara melarutkan agen pengemulsi dalam fasa minyak, yang bisa dilakukan dengan dua cara. Pertama campuran agen dalam minyak ditambahkan langsung ke dalam air sehingga terbentuk emulsi minyak dalam air (o/w atau oil in water) secara spontan. Kedua, air ditambahkan langsung ke dalam campuran agen dalam minyak sehingga terbentuk emulsi sistem air dalam minyak (w/o atau water in oil). Penambahan air lebih banyak dapat mengubah tipe w/o menjadi tipe o/w, yang biasa disebut inversi. Teknik emulsifikasi yang tepat bergantung pada jenis dan rasio bahan yang digunakan, fasa terdispersi, medium pendispersi dan pengemulsi. Selain itu, sifat alami minyak dan agen pengemulsi merupakan faktor utama dalam menentukan stabilitas emulsi yang dihasilkan. Cara agar sistem emulsi menjadi stabil dapat dilakukan dengan penyamaan densitas fasa pendispersi dan terdispersi, atau dengan mengurangi ukuran butiran fasa internal menjadi sangat kecil. Salah satu tekniknya adalah dengan pengadukan yang cepat atau dengan sonikasi. Cara lain adalah dengan menggabungkan bahan yang larut dalam air seperti alkohol ke dalam fasa minyak. Alkohol akan keluar dari fasa minyak menuju fasa air ketika minyak terdispersi dalam air, sehingga butiran yang terbentuk akan berkurang volumenya. Etil atau metil alkohol dapat mengurangi viskositas fasa minyak dan juga membantu menghasilkan ukuran partikel yang kecil. Kualitas formula dalam bentuk emulsi dapat menurun akibat terjadinya pembusaan (foaming). Udara akan terperangkap dalam formula membentuk gelembung-gelembung kecil yang akan mempercepat terjadinya oksidasi (Nugraha et al. 2004). Oksidasi tersebut dapat membuat produk cepat rusak. Vaselin menurut (Prasetyo 2011) dapat digunakan untuk menghambat pembentukan busa (defoaming), sebagai agen pendispersi dan agen pembakar (propellant). Penambahan vaselin dapat membuat produk yang disemprotkan memiliki butiran semprotan yang halus, merata, atau berbentuk kabut. International Programme on Chemical Safety dan Commission of the European Communities (2002) menerangkan bahwa vaselin merupakan subtansi yang terdiri atas hidrokarbon jenuh dengan jumlah atom karbon lebih dari 25. Vaselin memiliki suhu leleh o C, densitas 0,9 g/cm 3, dan tidak larut dalam air.