ISOLASI MINYAK ATSIRI DARI KULIT BUAH JERUK KASTURI (Citrus microcarpa Bunge) SEGAR DAN KERING SERTA ANALISIS KOMPONENNYA SECARA GC-MS SKRIPSI Diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Farmasi pada Fakultas Farmasi OLEH: TIOMANGSI M. SIHOTANG NIM 091501074 PROGRAM STUDI SARJANA FARMASI FAKULTAS FARMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013
ISOLASI MINYAK ATSIRI DARI KULIT BUAH JERUK KASTURI (Citrus microcarpa Bunge) SEGAR DAN KERING SERTA ANALISIS KOMPONENNYA SECARA GC-MS SKRIPSI Diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh Diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Farmasi pada Fakultas Farmasi rsitas Sumatera Utara OLEH: TIOMANGSI M. SIHOTANG NIM 091501074 PROGRAM STUDI SARJANA FARMASI FAKULTAS FARMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013
PENGESAHAN SKRIPSI ISOLASI MINYAK ATSIRI DARI KULIT BUAH JERUK KASTURI (Citrus microcarpa Bunge) SEGAR DAN KERING SERTA ANALISIS KOMPONENNYA SECARA GC-MS OLEH: TIOMANGSI M. SIHOTANG NIM 091501074 Dipertahankan dihadapan Panitia Penguji Skripsi Fakultas Farmasi Pada Tanggal: 31 Mei 2013 Pembimbing I, Panitia Penguji, Drs. Panal Sitorus, M.Si., Apt. NIP 195310301980031002 Dr. Ginda Haro, M.Sc., Apt. NIP 195108161980031002 Pembimbing II, Drs. Panal Sitorus, M.Si., Apt. NIP 195310301980031002 Prof. Dr. rer. nat. Effendy De Lux Putra, S.U., Apt. NIP 195306191983031001 Dr. Marline Nainggolan, M.S., Apt. NIP 195709091985112001 Dra. Saleha Salbi, M.Si., Apt. NIP 194909061980032001 Medan, Juli 2013 Fakultas Farmasi Dekan, Prof. Dr. Sumadio Hadisahputra, Apt. NIP 195311281983031002
KATA PENGANTAR Puji dan syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena limpahan rahmat kasih dan karunianya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini yang berjudul Isolasi Minyak Atsiri dari Kulit Buah Jeruk Kasturi (Citrus microcarpa Bunge) Segar dan Kering serta Analisis Komponennya Secara GC-MS. Skripsi ini diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana farmasi pada Fakultas Farmasi. Pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terimakasih kepada Bapak Prof. Dr. Sumadio Hadisahputra, Apt., selaku Dekan Fakultas Farmasi yang telah memberikan fasilitas selama masa pendidikan. Bapak Drs. Panal Sitorus, M.Si., Apt., selaku pembimbing yang telah memberikan waktu, bimbingan dan nasehat selama penelitian hingga selesainya penyusunan skripsi ini. Bapak Prof. Dr. rer. nat. Effendy De Lux Putra S.U., Apt., selaku penasehat akademis yang memberikan bimbingan kepada penulis dan juga selaku pembimbing yang telah memberikan waktu, bimbingan dan nasehat selama penelitian hingga selesainya penyusunan skripsi ini. Bapak dan Ibu staf pengajar Fakultas Farmasi yang telah mendidik selama perkuliahan. Bapak dan Ibu Kepala Laboratorium Penelitian dan Farmakognosi yang telah memberikan fasilitas, petunjuk dan membantu selama penelitian. Bapak Dr. Ginda Haro, M.Sc., Apt., Ibu Dr. Marline Nainggolan, M.S., Apt., dan Dra. Saleha Salbi, M.Si., Apt., selaku dosen penguji yang memberikan masukan, kritik, arahan dan saran dalam penyusunan skripsi ini. Penulis juga ingin mempersembahkan rasa terima kasih yang tak terhingga kepada Ayahanda Drs. Alman V. Sihotang dan Ibunda Refine Hutahaean, S.Pd. iv
atas doa dan pengorbanannya dengan tulus dan ikhlas, untuk kakak dan abang tersayang Nani Mariana Sihotang, Agustinus Sihotang, Parningotan Fidelis Sihotang serta teman-teman STF 2009 yang selalu setia memberi doa, dorongan juga semangat. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih banyak kekurangannya, oleh karena itu sangat diharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dari semua pihak guna perbaikan skripsi ini. Akhir kata penulis berharap semoga skripsi ini bermanfaat bagi ilmu pengetahuan khususnya bidang farmasi. Medan, Juli 2013 Penulis, Tiomangsi M. Sihotang NIM 091501074 v
ISOLASI MINYAK ATSIRI DARI KULIT BUAH JERUK KASTURI (Citrus microcarpa Bunge) SEGAR DAN KERING SERTA ANALISIS KOMPONENNYA SECARA GC-MS ABSTRAK Minyak atsiri merupakan minyak yang mudah menguap dengan komposisi yang berbeda-beda sesuai sumber penghasilnya dan terdiri dari campuran zat yang memiliki sifat fisika kimia berbeda-beda. Tumbuhan jeruk dari suku Rutaceae adalah salah satu tanaman yang mengandung minyak atsiri dan banyak dimanfaatkan masyarakat sebagai bumbu penyedap masakan dan pembuatan minuman. Salah satu dari tumbuhan jeruk yang dapat digunakan adalah jeruk kasturi (Citrus microcarpa Bunge). Penelitian yang dilakukan meliputi karakterisasi simplisia, isolasi minyak atsiri dengan cara destilasi air dan analisis komponen minyak atsiri secara Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GC- MS) dari kulit buah jeruk kasturi segar dan kering. Hasil pemeriksaan karakteristik simplisia kulit buah jeruk kasturi diperoleh kadar air 7,99%; kadar sari yang larut dalam air 21,76%; kadar sari yang larut dalam etanol 12,82%; kadar abu total 5,51%; kadar abu yang tidak larut dalam asam 0,35%; hasil penetapan kadar minyak atsiri dengan alat Stahl diperoleh kadar minyak atsiri kulit buah jeruk kasturi segar dan kering berturut-turut sebesar 0,93% v/b dan 1,27% v/b. Hasil penetapan indeks bias minyak atsiri kulit buah jeruk kasturi segar dan kering sama, yakni sebesar 1,4240. Bobot jenis minyak atsiri kulit buah jeruk kasturi segar dan kering berturut-turut sebesar 0,8526 dan 0,8522. Hasil analisis GC-MS minyak atsiri yang diperoleh dari kulit buah jeruk kasturi (Citrus microcarpa Bunge) segar menunjukkan 23 komponen dengan 6 komponen utama yaitu: α-pinen (1,65%), β-pinen (1,15%), β-mirsen (6,26%), Limonen (77,03%), geranil asetat (0,56%) dan germakren (1,99%), sedangkan hasil analisis GC-MS minyak atsiri yang diperoleh dari kulit buah jeruk kasturi (Citrus microcarpa Bunge) kering menunjukkan 20 komponen dengan 6 komponen utama yaitu: α-pinen (2,05%), β-pinen (1,13%), β-mirsen (6,51%), limonen (76,02%), geranil asetat (0,44%) dan germakren (1,51%). Kata kunci: Minyak atsiri, Citrus microcarpa Bunge, GC-MS vi
ISOLATION OF VOLATILE OIL FROM FRESH AND DRIED Citrus microcarpa Bunge PEEL AND ANALYSIS OF THE COMPONENTS BY GC-MS ABSTRACT Essential oil is volatile oil with different composition in accordance with the source and consists of a mixture with different physicochemical properties. Oranges are kind of plants containing essential oil and widely used as food flavoring or juice. One of them is Citrus microcarpa Bunge. This research was conducted on the characterization of botanicals, isolation of essential oil by water distillation and analysis of essential oil components by Gas Chromatography- Mass Spectrometry (GC-MS) of the fresh and dried peel of Citrus microcarpa Bunge. Test results of simplichia characterisation from Citrus microcarpa Bunge peel were level of water content 7.99%, level of water-soluble extract 21.76%, level of ethanol-soluble extract 12.82%, level of total ash 5.51%, level of acidinsoluble ash 0.35%, volatile oil content of fresh and dried Citrus microcarpa Bunge peel consecutively 0.93% v/w and 1.27% v/w. The volatile oil of fresh and dried Citrus microcarpa Bunge peel had the same refractive index,m1.4240. Specific gravity of fresh and dried Citrus microcarpa Bunge peel consecutively were 0.8526 and specific gravity of dried Citrus microcarpa Bunge peel was 0.8522. Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GC-MS) analysis result of volatile oil from fresh Citrus microcarpa Bunge peel revealed 23 components with the presence of six main components, such as α-pinene (1.65%), β-pinene (1.15%), β-mirsene (6.26%), limonene (77.03%), geranyl acetate (0.56%), and germacrene (1.99%). Meanwhile GC-MS analysis result of volatile oil from dried Citrus microcarpa Bunge peel revealed 20 components with the presence of six main components, such as α-pinene (2.05%), β-pinene (1.13%), β-mirsene (6.51%), limonene (76.02%), geranyl acetate (0.44%), and germacrene (1.51%). Keywords: Volatile oil, Citrus microcarpa Bunge, GC-MS vii
DAFTAR ISI Halaman JUDUL... HALAMAN JUDUL... LEMBAR PENGESAHAN... KATA PENGANTAR... ABSTRAK... ABSTRACT... DAFTAR ISI... DAFTAR TABEL... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR LAMPIRAN... i ii iii iv vi vii viii xii xiii xv BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Perumusan Masalah... 3 1.3 Hipotesis... 4 1.4 Tujuan Penelitian... 4 1.5 Manfaat Penelitian... 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 5 2.1 Uraian Tumbuhan... 5 2.1.1 Jeruk secara umum... 5 2.1.2 Morfologi tumbuhan... 5 2.1.3 Sistematika tumbuhan... 6 2.1.4 Nama lain... 6 viii
2.1.5 Nama asing... 6 2.1.6 Kandungan kimia... 6 2.2 Minyak Atsiri... 7 2.2.1 Aktivitas biologi dan kegunaan minyak atsiri... 7 2.2.2 Komposisi minyak atsiri... 8 2.3 Sifat Fisikokimia Minyak Atsiri... 9 2.3.1 Sifat fisika minyak atsiri... 9 2.3.2. Sifat kimia minyak atsiri... 10 2.4 Isolasi Minyak Atsiri... 11 2.4.1 Metode penyulingan... 11 2.4.2 Metode pengepresan... 12 2.4.3 Ekstraksi menggunakan pelarut mudah menguap... 12 2.4.4 Ekstraksi dengan lemak padat... 13 2.4.5 Ecuelle... 13 2.5 Analisis Komponen Minyak Atsiri dengan GC-MS... 14 2.5.1 Kromatografi gas... 14 2.5.1.1 Gas pembawa... 15 2.5.1.2 Sistem injeksi... 15 2.5.1.3 Kolom... 16 2.5.1.4 Fase diam... 17 2.5.1.5 Suhu... 17 2.5.1.6 Detektor... 18 2.5.2 Spektrofotometri Massa... 19 BAB III METODE PENELITIAN... 21 3.1 Alat... 21 ix
3.2 Bahan... 21 3.3 Penyiapan sampel... 21 3.3.1 Pengambilan bahan... 21 3.3.2 Identifikasi bahan... 22 3.3.3 Pengolahan bahan... 22 3.4 Pemeriksaan Makroskopik dan Mikroskopik Kulit Buah Jeruk Kasturi Segar... 22 3.4.1 Pemeriksaan makroskopik... 22 3.4.2 Pemeriksaan mikroskopik... 23 3.5 Pemeriksaan Karakteristik Simplisia... 23 3.5.1 Pemeriksaan makroskopik... 23 3.5.2 Pemeriksaan mikroskopik... 23 3.5.3 Penetapan kadar air... 24 3.5.4 Penetapan kadar sari larut dalam air... 24 3.5.5 Penetapan kadar sari larut dalam etanol... 25 3.5.6 Penetapan kadar abu total... 25 3.5.7 Penetapan kadar abu yang tidak larut dalam asam... 25 3.6 Penetapan kadar minyak atsiri... 26 3.7 Isolasi Minyak Atsiri... 26 3.7.1 Isolasi minyak atsiri dari kulit buah jeruk kasturi segar... 26 3.7.2 Isolasi minyak atsiri dari kulit buah jeruk kasturi kering... 26 3.8 Identifikasi Minyak Atsiri... 27 3.8.1 Penentuan indeks bias... 27 3.8.2 Penentuan bobot jenis... 27 3.9 Analisis Komponen Minyak Atsiri... 28 x
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN... 29 4.1 Hasil identifikasi Tumbuhan... 29 4.2 Hasil Pemeriksaan Makroskopik dan Mikroskopik Kulit Buah Jeruk Kasturi Segar... 29 4.2.1 Hasil pemeriksaan makroskopik... 29 4.2.2 Hasil pemeriksaan mikroskopik... 29 4.3 Hasil Pemeriksaan Karakteristik Simplisia... 30 4.3.1 Hasil pemeriksaan makroskopik... 30 4.3.2 Hasil pemeriksaan mikroskopik... 30 4.3.3 Hasil pemeriksaan karakterisasi simplisia... 30 4.4 Hasil Penetapan Kadar Minyak Atsiri... 32 4.5 Hasil Identifikasi Minyak Atsiri... 32 4.6 Analisis dengan GC-MS... 34 4.6.1 Analisis komponen minyak atsiri kulit buah jeruk kasturi segar... 34 4.6.2 Analisis komponen minyak atsiri kulit buah jeruk kasturi kering... 35 4.6.3 Analisis dan fragmentasi hasil spektrometri massa komponen minyak atsiri kulit buah jeruk kasturi segar. 37 4.6.4 Analisis dan fragmentasi hasil spektrometri massa komponen minyak atsiri kulit buah jeruk kasturi kering... 44 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 52 5.1 Kesimpulan... 52 5.2 Saran... 53 DAFTAR PUSTAKA... 54 LAMPIRAN... 57 xi
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 4.1 Hasil karakterisasi simplisia kulit buah jeruk kasturi... 30 Tabel 4.2 Hasil penetapan kadar minyak atsiri... 32 Tabel 4.3 Hasil penentuan indeks bias dan bobot jenis minyak atsiri hasil isolasi... 32 Tabel 4.4 Waktu tambat dan konsentrasi komponen minyak atsiri hasil analisis GC dari kulit buah jeruk kasturi segar... 35 Tabel 4.5 Waktu tambat dan konsentrasi komponen minyak atsiri hasil analisis GC dari kulit buah jeruk kasturi kering... 36 xii
DAFTAR GAMBAR xiii Halaman Gambar 4.1 Kromatogram minyak atsiri kulit buah jeruk kasturi segar... 34 Gambar 4.2 Kromatogram minyak atsiri kulit buah jeruk kasturi kering... 35 Gambar 4.3 Spektrum massa puncak dengan Rt 6,567 menit... 38 Gambar 4.4 Rumus bangun senyawa α-pinen... 38 Gambar 4.5. Spektrum massa puncak dengan Rt8,142 menit... 39 Gambar 4.6 Rumus bangun senyawa β-pinen... 39 Gambar 4.7 Spektrum massa puncak dengan Rt 8,725 menit... 40 Gambar 4.8 Rumus bangun senyawa β-mirsen... 40 Gambar 4.9 Spektrum massa puncak dengan Rt 10,683 menit... 41 Gambar 4.10 Rumus bangun senyawa limonen... 41 Gambar 4.11 Spektrum massa puncak dengan Rt 23,600 menit... 42 Gambar 4.12 Rumus bangun senyawa geranil asetat... 42 Gambar 4.13 Spektrum massa puncak dengan 26,917 menit... 43 Gambar 4.14 Rumus bangun senyawa germakren... 44 Gambar 4.15 Spektrum massa puncak dengan Rt 6,600 menit... 45 Gambar 4.16 Rumus bangun senyawa α-pinen... 45 Gambar 4.17 Spektrum massa puncak dengan Rt 8,142 menit... 46 Gambar 4.18 Rumus bangun senyawa β-pinen... 46 Gambar 4.19 Spektrum massa puncak dengan Rt 8,750 menit... 47 Gambar 4.20 Rumus bangun senyawa β-mirsen... 47 Gambar 4.21 Spektrum massa puncak dengan Rt 10,675 menit... 48
Gambar 4.22 Rumus bangun senyawa limonen... 48 Gambar 4.23 Spektrum massa puncak dengan Rt 23,608 menit... 49 Gambar 4.24 Rumus bangun senyawa geranil asetat... 50 Gambar 4.25 Spektrum massa puncak dengan Rt 26,925 menit... 50 Gambar 4.26 Rumus bangun senyawa germakren... 51 xiv
DAFTAR LAMPIRAN xv Halaman Lampiran 1. Hasil identifikasi tumbuhan... 57 Lampiran 2. Gambar tumbuhan jeruk kasturi dan buah jeruk kasturi... 58 Lampiran 3. Gambar kulit buah jeruk kasturi segar dan kering dan serbuk simplisia kulit buah jeruk kasturi... 59 Lampiran 4. Hasil pemeriksaan mikroskopik penampang melintang kulit buah jeruk kasturi segar... 60 Lampiran 5. Hasil pemeriksaan mikroskopik serbuk simplisia kulit buah jeruk kasturi... 61 Lampiran 6. Alat alat yang digunakan... 62 Lampiran 7. Perhitungan penetapan kadar air dari simplisia kulit buah jeruk kasturi... 65 Lampiran 8. Perhitungan penetapan kadar sari larut air dari simplisia kulit buah jeruk kasturi... 66 Lampiran 9. Perhitungan penetapan kadar sari larut etanol dari simplisia kulit buah jeruk kasturi... 67 Lampiran 10. Perhitungan penetapan kadar abu total dari simplisia kulit buah jeruk kasturi... 68 Lampiran 11. Perhitungan penetapan kadar abu tidak larut asam dari simplisia kulit buah jeruk kasturi... 69 Lampiran 12. Penetapan kadar minyak atsiri kulit buah jeruk kasturi segar... 70 Lampiran 13. Penetapan kadar minyak atsiri kulit buah jeruk kasturi kering... 71 Lampiran 14. Penetapan indeks bias minyak atsiri kulit buah jeruk kasturi segar... 72 Lampiran 15. Penetapan indeks bias minyak atsiri kulit buah jeruk kasturi kering... 73 Lampiran 16. Penetapan bobot jenis minyak atsiri kulit buah jeruk kasturi segar... 74
Lampiran 17. Penetapan bobot jenis minyak atsiri kulit buah jeruk kasturi kering... 75 Lampiran 18. Flowsheet isolasi minyak atsiri kulit buah jeruk kasturi (Citrus microcarpa Bunge)... 76 Lampiran 19. Kromatogram GC minyak atsiri kulit buah jeruk kasturi segar... 77 Lampiran 20. Pola fragmentasi komponen minyak atsiri kulit buah jeruk kasturi segar... 79 Lampiran 21. Kromatogram GC minyak atsiri kulit buah jeruk kasturi kering... 82 Lampiran 22. Pola fragmentasi komponen minyak atsiri kulit buah jeruk kasturi kering... 84 xvi