Prosiding Semirata FMIPA Universitas Lampung, 2013 Isolasi Rhodinol dari Minyak Sereh Jawa Menggunakan Metode Kromatografi Kolom Tekan Endah Sayekti 1*, Ajuk Sapar 1, Fitririyanti 1, Titin Anita Zaharah 1 1 Jurusan Kimia, Fakultas MIPA, Universitas Tanjungpura, Pontianak *Corresponding author: (e-mail) endahkimiauntan@yahoo.co.id Abstrak. Telah diisolasi rhodinol dari minyak sereh Jawa. Isolasi minyak sereh Jawa dilakukan menggunakan destilasi fraksinasi pengurangan tekanan sehingga diperoleh fraksi F3 (T=119 o -136 o C dan P=40 mmhg) dengan volume 50 ml dan persentase rhodinol sebesar 68,55%. Kemudian dipisahkan menggunakan kromatografi kolom tekan (KKT) dengan komposisi eluen toluen : etil asetat bergradien (toluen 100% dan toluen : etil asetat = 12:0,1 ; 12:0,5 ; 12:0,7) sehingga diperoleh isolat F 3.4 dari hasil penggabungan beberapa fraksi. Analisis terhadap isolat F 3.4 dilakukan menggunakan spektrofotometer GC-MS dan IR. Kromatogram GC-MS isolat F 3.4 menunjukkan rhodinol 100% dengan persentase sitronelol 42,98% dan geraniol 57,02% yang berupa cairan minyak bening. Spektrum IR dari isolat F 3.4 menunjukkan serapan CH 3 bending pada bilangan gelombang 1381,03 cm -1 dan 1458,18 cm -1 ; serapan C=C alkena pada bilangan gelombang 1604,77 cm -1 ; serapan -C-H (CH 3 dan CH 2 ) streching alkana pada bilangan gelombang 2924,09 cm -1 dan 2870,08 cm -1 ; serapan =C-H stretching alkena pada bilangan gelombang 3024,38 cm -1 ; serapan O-H pada bilangan gelombang 3371,57 cm -1. Kata kunci : minyak sereh Jawa, rhodinol, kromatografi kolom tekan. PENDAHULUAN Minyak sereh wangi, adalah salah satu minyak atsiri yang merupakan komoditi di sektor agribisnis memiliki pangsa pasar yang baik dan berdaya saing kuat di pasaran luar negeri. Minyak sereh wangi tersusun dari tiga komponen utama yang dapat memberikan aroma yang lembut sehingga memiliki nilai jual sangat tinggi. Ketiga komponen minyak sereh wangi yaitu sitronelal, sitronelol dan geraniol dimana sitronelol dan geraniol dalam perdagangan dikenal dengan rhodinol. Ketiga senyawa tersebut dalam pemanfaatannya digunakan untuk bahan baku industri fragrance, industri farmasi dan keperluan pembuatan kosmetik sehingga meningkatkan nilai jualnya. Ketiga komponen ini dapat diisolasi dengan cara destilasi fraksinasi dengan pengurangan tekanan. Khususnya sitronelol dan geraniol hasil isolasinya masih dalam bentuk campuran yang dikenal dengan rhodinol. Kedua senyawa ini memiliki struktur yang mirip dan hanya berbeda pada jumlah ikatan rangkapnya. Titik didih senyawa sitronelol 225 o - 226 o C dan geraniol 229 o - 230 o C sehingga jika dilihat berdasarkan titik didihnya senyawa ini sulit dipisahkan dengan cara destilasi fraksinasi pengurangan tekanan. Isolasi rhodinol menggunakan cara kimia dan cara fisika untuk memisahkan rhodinol dari minyak sereh telah dilakukan. Cara kimia dilakukan dengan merefluks minyak sereh dengan logam Na pada media n-heksan selama 1,5 jam. Hasil yang diperoleh kemudian disaring dalam keadaan panas sehingga diperoleh residu dan filtrat. Residu dan filtrat masing-masing didestilasi uap. Hasil destilasi residu diperoleh Semirata 2013 FMIPA Unila 131
Endah Sayekti dkk: Isolasi Rhodinol Dari Minyak Sereh Jawa Menggunakan Metode Kromatografi Kolom Tekan rhodinol sebesar 49,226%, sedangkan hasil filtrat diperoleh sebesar 52,843%. Isolasi dengan cara fisika dilakukan dengan destilasi fraksinasi pengurangan tekanan pada minyak sereh dan diperoleh 3 fraksi. Rhodinol dengan persentase tertinggi terdapat pada fraksi ke-3 sebesar 61,620% pada tekanan 15 mmhg dan suhu 102 o - 115 o C. Isolasi rhodinol juga dapat dilakukan dengan cara merefluks residu minyak sereh yang bebas sitronelal (sitronelal telah dipisahkan dari minyak sereh dengan menggunakan destilasi fraksinasi pengurangan tekanan). Residu tersebut direfluks dengan larutan NaOH melalui reaksi penyabunan sehingga kadar rhodinol meningkat kemudian dilakukan isolasi rhodinol dengan cara destilasi fraksinasi pengurangan tekanan. Hasil analisis GC- MS menunjukkan pada fraksi ke-3 diperoleh kadar rhodinol sebesar 97% pada tekanan 3 mmhg dan suhu 76 o -77 o C [4]. Rhodinol dapat diperoleh dengan kadar 82,42% pada tekanan 25 mmhg dan suhu 140 o -160 o C. Rhodinol juga telah diisolasi melalui reaksi penyabunan dengan NaOH [6]. Hasil penyabunan diekstraksi dengan pelarut n- heksan dengan perbandingan 1:1 ; 1:2 ; 1:3 ; 1:4 ; 1:5 ; 1:6 serta mengoptimalkan waktu ekstraksi pada interval 0,5 ; 1 ; 1,5 ; 2 ; dan 2,5 jam. Hasil penelitian diperoleh ekstraksi rhodinol dengan n-heksan optimum pada perbandingan rhodinol : n- heksan (1:5) dengan waktu ekstraksi 2 jam sehingga diperoleh rhodinol sebanyak 69,31%. Isolasi sitronelol dari campurannya geraniol juga telah dilakukan menggunakan metode kromatografi kolom gravitasi dengan variabel yang berbeda yaitu eluen yang digunakan, ukuran dan cara packing kolom, laju alir eluen, volume sampel yang digunakan dan kecepatan tetes eluat [7]. Komposisi eluen yang digunakan etanol 95% : CCl 4 (1:1), etanol 95% : CCl 4 (1:4), dan petroleum eter : benzena (1:1). Hasil pemisahan optimal dengan kadar sitronelol 71,43% dan geraniol 28,57% menggunakan pelarut petroleum eter : benzene (1:1). Walaupun demikian, sitronelol masih tetap dalam campuran dengan geraniol sebagai rhodinol. Senyawa golongan terpen alkohol dari tanaman obat herbal Thymus vulgaris dan Thymus zygis telah diidentifikasi menggunakan KLT dengan komposisi eluen toluen : etil asetat (93:7) dan deteksi noda menggunakan larutan vanilin. Hasil analisis menunjukkan bahwa komponen mengandung sitronelal dengan waktu retensi (Rf) 0,7-0,8 dan geraniol dengan waktu retensi (Rf) 0,15-0,35 dengan pola noda berwarna biru. Penelitian ini bertujuan untuk mengisolasi rhodinol dari minyak sereh Jawa menggunakan metode kromatografi kolom tekan (KKT) dengan menggunakan komposisi eluen toluen : etil asetat secara bergradien. Selanjutnya hasil pemisahan diidentifikasi dengan spektrofotometer IR dan spektrofotometer GC-MS. METODOLOGI PENELITIAN Alat dan Bahan Alat-alat yang digunakan pada penelitian ini adalah alat-alat gelas kimia yang umum digunakan di laboratorium kimia, bejana KLT, botol semprot KLT, lampu UV, neraca analitik (OHAUS Carat Series), piknometer 10 ml, refraktometer (merek ATAGO), satu set alat destilasi fraksinasi dengan pengurangan tekanan, seperangkat alat kromatografi kolom tekan (KKT), spektrofotometer IR (FTIR SHIMADZU PRESTIGE 21) dan spektrofotometer GC- MS (SHIMADZU QP 2010). Bahan-bahan yang diperlukan pada penelitian ini adalah minyak sereh komersial yang diperoleh dari toko Sari Warna Yogyakarta, etil asetat (CH 3 COOC 2 H 5 ), toluen (C 7 H 8 ), plat KLT slika gel F 254, silika gel 60 (230 400 mesh) dan vanillin 6,1%. 132 Semirata 2013 FMIPA Unila
Prosiding Semirata FMIPA Universitas Lampung, 2013 PROSEDUR PENELITIAN Destilasi Fraksinasi Pengurangan Tekanan pada Minyak Sereh Sebanyak 500 ml minyak sereh dimasukkan dalam labu alas bulat leher dua berkapasitas 1L yang dilengkapi dengan stirer dan termometer pada labu. Kemudian labu destilasi alas bulat tersebut dihubungkan dengan kolom vigreux kemudian dipasang menjadi satu set alat destilasi fraksinasi pengurangan tekanan. Destilat ditampung dalam 3 fraksi dengan mengamati perubahan suhu. Destilat dari masing-masing fraksi selanjutnya diukur berat jenisnya kemudian dibandingkan dengan berat jenis rhodinol standar. Berat jenis rhodinol standar 0,8549 gr/cm 3 [9]. Selanjutnya terhadap destilat masingmasing fraksi juga dilakukan pengukuran indeks bias, kemudian hasilnya dibandingkan dengan indeks bias rhodinol standar. Indeks bias rhodinol standar 1,4556. Kromatografi Lapis Tipis (KLT) Plat KLT slika gel F 254 dengan ukuran 1 x 5 cm disiapkan, kemudian sampel (fraksi yang mengandung rhodinol tinggi) ditotolkan pada plat KLT dengan menggunakan pipa kapiler. Plat KLT dibiarkan sesaat, kamudian dimasukkan ke dalam bejana KLT yang sudah jenuh dengan menggunakan pelarut toluen : etil asetat (93:7) (Wagner, 1984). Plat KLT yang telah dielusi dibiarkan kering lalu disemprot dengan vanilin. Dipanaskan sampai terlihat noda noda dan diamati pola pemisahannya. Kromatografi Kolom Tekan (KKT) Disiapkan kolom dengan tinggi 30 cm yang berdiameter 2 cm lalu dimasukkan silika gel 60 (230 400 mesh yang terlebih dahulu direndam toluen) dengan tinggi 20 cm. Sebanyak 5 ml sampel yang telah dilarutkan dalam 3 ml toluen dimasukkan ke dalam kolom yang telah diisi silika dan dielusi menggunakan komposisi eluen toluen : etil asetat bergradien. Komposisi eluen yang digunakan adalah toluen 100% dan toluen : etil asetat = 12:0,1 ; 12:0,5 dan 12:0,7. Tetes eluat ditampung tiap 5 ml/vial pada 5 botol vial pertama dan 3 ml/vial untuk vial berikutnya sehingga diperoleh beberapa fraksi. Setiap fraksi diuji dengan KLT dengan komposisi eluen yaitu toluen : etil asetat (12:0,1) lalu disemprot dengan larutan vanilin sebagai penampak noda dan dipanaskan. Setiap noda yang sama digabungkan dan dilakukan KLT kembali. Setelah dua kali pemisahan melalui kolom tekan, isolat dengan noda utama (mayor) dan terpisah dengan baik kemudian dianalisis menggunakan spektrofotometer IR dan spektrofotometer GC-MS untuk diidentifikasi. HASIL DAN PEMBAHASAN Destilasi fraksinasi pengurangan tekanan terhadap minyak sereh diperoleh 3 fraksi Tabel 1. Data massa jenis ρ sebesar 0,8520 gr/cm3 dan indeks bias sebesar 1,4583 pada F3 yang mendekati nilai rhodinol standar mendukung hasil GC-MS pada F3. Maka kemudian terhadap sampel F3 dilakukan pemisahan menggunakan kromatografi kolom tekan. Pemilihan fasa gerak dilakukan pada F3 menggunakan kromatografi lapis tipis (KLT) menggunakan pelarut toluen : etil asetat (93:7) [8]. Pola noda hasil KLT F3 menggunakan komposisi eluen toluen : etil asetat (93:7) (analisis KLT menggunakan plat silika gel; tebal 0,25 mm; ukuran 6,5x1 cm, jarak elusi 5 cm; penampak noda vanilin; dipanaskan) menunjukkan sampel telah terelusi tetapi antara noda belum terpisah dengan baik. Oleh karena itu, kepolaran dari campuran eluen perlu ditingkatkan. Kepolaran eluen ditingkatkan pada komposisi eluen yaitu toluen : etil asetat (99:0,1 ; 10:0,1 ; 12:0,1 ; 12:0,5 ; 12:0,7 dan 12:1). Berdasarkan hasil Semirata 2013 FMIPA Unila 133
Endah Sayekti dkk: Isolasi Rhodinol Dari Minyak Sereh Jawa Menggunakan Metode Kromatografi Kolom Tekan KLT maka pemilihan eluen untuk Kromatografi Kolom Tekan (KKT) dimulai dari variasi eluen yang bersifat nonpolar dan ditingkatkan kepolaran dengan eluen yang bersifat semipolar (Tabel 2). Hasil KKT menggunakan komposisi eluen toluen : etil asetat (12:0,1) (analisis KLT menggunakan plat silika gel; tebal 0,25 mm; jarak elusi 4 cm; penampak noda vanilin; dipanaskan) diperoleh 233 fraksi. Selanjutnya terhadap sejumlah 233 fraksi tersebut, dilakukan penggabungan fraksi (Tabel 3). Tahap selanjutnya dilakukan KLT pada F 3.2 dan F 3.4 untuk melihat kembali pola noda hasil penggabungan. Pola noda F3.2 dan F3.4 dari fraksi gabungan hasil pemisahan dengan KKT menggunakan komposisi eluen toluen : etil asetat (12:0,1) (analisis). KLT menggunakan plat silika gel; tebal 0,25 mm; jarak elusi 4 cm; penampak noda vanilin; dipanaskan), menunjukkan nilai Rf F3.2 = 0,825, Rf F3.4 = 0,325 dan noda berwarna biru. Nilai Rf F3.4 termasuk ke dalam rentang nilai Rf geraniol yang terindikasi bahwa F3.4 mengandung senyawa geraniol. Tabel 2 Data variasi eluen untuk KKT pada pemisahan rhodinol nggunakan plat silika gel; Eluen Toluen Toluen : Etil asetat Toluen : Etil asetat Toluen : Etil asetat Perbandingan eluen (dalam 100 ml) 100% 12:0,1 12:0,5 12:0,7 Volume total (ml) 100 400 200 200 Jumlah Elusi 1x 4x 2x 2x Gambar 1. Kromatogram GC isolat F 3.4 hasil KKT Tabel 5. Interpretasi hasil identifikasi IR pada F 3.4 Bilangan gelombang (cm -1 ) 1381,03 ; 1458,18 1604,77 2924,09 ; 2870,08 3024,38 3371,57 Jenis gugus fungsi -CH 3 bending (sedang) C=C alkena -C-H(CH 3 dan CH 2) alkana streching =C-H alkena (stretch) O-H melebar Hasil analisis isolat F3.2 menggunakan GC-MS menunjukkan 3 puncak yaitu sitronelal 6,89%, sitronelil asetat 40% dan geranil asetat 53,11%. Hal ini menunjukkan pada F3.2 tidak terdapat rhodinol. Kromatogram GC isolat F3.4 hasil KKT menunjukkan 2 puncak yaitu sitronelol 42,98% dan geraniol 57,02%. Hal ini menunjukkan isolat F3.4 adalah murni senyawa rhodinol. Berdasarkan hasil analisis GC-MS yang didukung dengan hasil analisis IR, dapat disimpulkan bahwa rhodinol murni terdapat pada F3.4 dengan jumlah persentase kedua senyawa adalah 100%. Tabel 1. Hasil destilasi fraksinasi pengurangan tekanan dari minyak sereh Jawa pada tekanan 4 cmhg (40mmHg) berdasarkan analisis GC-MS Fraksi ke 1 2 3 Kode fraksi F1 F2 F3 Suhu ( o C) 89 o -102 o C 102 o -119 o C 119 o -136 o C Volume (ml) 50 150 50 Indeks bias 1,4595 1,4500 1,4583 Massa jenis (gr/cm 3 ) 0,8267 0,8339 0,8520 Kadar sitronelol - 7,50 % 29,41 % Kadar geraniol - 7,37 % 39,14% Tabel 4. Data m / z komponen F 3.4 yang dianalisis dari GC-MS 134 Semirata 2013 FMIPA Unila
Prosiding Semirata FMIPA Universitas Lampung, 2013 Puncak 1 2 Waktu retensi 8,751 9,416 Luas (% area) 42,98 57,02 SI 98 96 Berat molekul 156 154 Fragmentasi ( m / z ) 41,55,69,81,95,109,1 23,138,156 41,53,69,70,93,111, 123,139 Perkiraan senyawa Sitronelol Geraniol KESIMPULAN Berdasarkan hasil penelitian, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut: 1. Isolasi rhodinol (sitronelol dan geraniol) dapat dilakukan dengan metode kromatografi kolom tekan (KKT) menggunakan eluen bergradien yaitu toluen 100% dan toluen : etil asetat dengan komposisi 12:0,1 ; 12:0,5 dan 12:0,7. 2. Hasil isolasi rhodinol dari minyak sereh Jawa berdasarkan identifikasi dengan GC-MS diperoleh kemurnian yang tinggi dengan luas area sitronelol 42,98% dan geraniol 57,02% (total rhodinol 100%). DAFTAR PUSTAKA Gunawan, W., 2009, Kualitas dan Nilai Minyak Atsiri, Implikasi pada Pengembangan Turunannya, Makalah disampaikan pada Seminar Nasional dengan tema: Kimia Bervisi SETS (Science Environment, Technology, Society) Kontribusi Bagi Kemajuan Pendidikan dan Industri, diselenggarakan Himpunan Kimia Indonesia Jawa Tengah, 21 Maret 2009, Semarang. Hal 5. Sastrohamidjojo, H., 1994, Kimia Minyak Sereh, Jurnal Berkala Ilmiah FMIPA UGM, Thn.5, 1:43, Workshop on Research in Essential Oils, 12-14 Maret 1991, Universitas Erlangga, Surabaya Karlos, E., 1998, Sintesis Awal Senyawa Eter dari Rhodinol Hasil Isolasi Minyak Sereh, Skripsi, FMIPA, UGM, Yogyakarta. Sastrohamidjojo, H., 1981, A Study of Some Indonesian Essential Oil, Disertasi S3, FMIPA, UGM, Yogyakarta. Sayekti, E., 2002, Konversi Ionon menjadi Ionon dan Ionil Asetat melalui Reaksi Reduksi dan Esterifikasi, Tesis S2, FMIPA, UGM, Yogyakarta. Utomo, H.P. dan Widiatmoko, N., 2008, Isolasi Rhodinol dalam Ekstraksi Minyak Sereh Jawa, Makalah Penelitian, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro, Semarang. Utami, N., 1987, Mempelajari Isolasi Sitronelol dari Rhodinol dalam Minyak Sereh (Javanese citronella oil) dengan Kromatografi Kolom, Skripsi, FMIPA, UGM, Yogyakarta, Hal 5-10. Wagner, H. and Bladt, S., 1984, Plant Drug Analysis: A Thin Layer Chromatography Atlas, Springer-Verlag Berlin Heidelberg. O'neil, M.J.;Ann, S. dan Patrida, E.H., 2001, The Merck Index : an Encyclopedia of Chemicals, Drugs and Biologicals, Edisi Ketiga, Penerjemah : Susan Budavari, MERCK CO.,Inc, New Jersey. Semirata 2013 FMIPA Unila 135