LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA ORGANIK KI-2051 FARMASI SEMESTER I 2011/2012 PERCOBAAN PEMISAHAN SENYAWA ORGANIK : EKSTRAKSI DAN ISOLASI KAFEIN DARI DAUN TEH Nama : NIM : Tanggal Praktikum : Tanggal Pengumpulan Laporan : PROGRAM FARMASI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS AL - GHIFARI 2011 PERCOBAAN 03 PEMISAHAN SENYAWA ORGANIK :
EKSTRAKSI DAN ISOLASI KAFEIN DARI DAUN TEH I. Pendahuluan Salah satu tumbuhan yang dimanfaatkan oleh masyarakat Indonesia pada umumnya sebagai pereda dahaga dan banyak dikonsumsi adalah teh. Aromanya yang harum serta rasanya yang khas manjadi salah satu daya tarik sendiri bagi masyarakat untuk mangkonsumsinya. Daun dari tumbuhan ini yang diolah oleh banyak perusahaan-perusahaan sebagai produk minuman mereka. Seperti yang telah beberapa orang ketahui bahwa daun teh ini memiliki kandungan kafein yang dilihat dari segi psikologis dapat memberikan efek ketagihan, sehingga hal inilah yang menjadikan minuman yang berbahan teh ini disukai banyak kalangan.. Meskipun kafein aman dikonsumsi, zat ini dapat menimbulkan reaksi yang tidak dikehendaki seperti insomnia, gelisah, merangsang, delirium, takikardia, ekstrasistole, pernapasan meningkat, tremor otot, dan diuresis (Misra H et al, 2008). Maka dari itu perlu dilakukan pengurangan kadar kafein dalam teh agar aman untuk dikonsumsi setiap saat. Namun teh ini pula memiliki kandungan alkaloid yang membuatnya sebelum diolah dengan penambahan pemanis memberikan rasa pahit. Oleh karena itu pada percobaan ini akan dilakukan suatu uji alkaloid dan ekstraksi kafein serta uji kromatografi untuk menganalisis kandungan yang ada di teh. Alkaloid adalah suatu senyawa organik yang mengandung atom nitrogen dan bersifat basa (karena sifatnya yang basa inilah tumbuhan yang mengandung alkaloid biasanya terasa pahit) dalam cincin heterosiklik, serta memiliki kemiripan dengan alkali. Pada tumbuhan, alkaloid merupakan suatu senyawa metabolit sekunder dimana alkaloid ini memiliki lebih banyak fungsi eologis daripada fungsi metabolismenya. Alkaloid sendiri berasal dari sedikit asam
amino yakni ornitin dan lisin yang menurunkan alkaloid alisiklik, fenilalanin dan tirosin yang menurunkan alkaloid jenis isokuinolin, dan triftopan yang menurunkan alkaloid indol. Dari segi rekasi, reaksi utama yang mendasari biosintesis senyawa alkaloid adalah reaksi mannich antara suatu aldehida dan suatu amina primer dan sekunder, dan suatu senyawa enol atau fenol. Tipe alkaloid yang digunakan dalam Percobaan-03 ini adalah kafein yang diekstraksi dari Camellia sinensis sinensis (Teh). Kafein itu sendiri adalah sejenis senyawa alkaloid yang termasuk golongan metilxanthine (1,3,7-trimethylxantine). Dalam segi struktur kafein terbangun dari system cincin purin, yang banyak ditemukan dalam asam nukleat atau DNA kita.kafein memiliki cukup banyak kandungannya dalam teh yakni 30-75 mg/cangkir, selain itu daun teh juga mengandung tannin dan sejumlah kecil klorofil Pada percobaan kali ini akan dilakukan suatu ekstraksi. Ekstraksi adalah metode pemisahan suatu senyawa yang melibatkan proses pemindahan satu atau lebih senyawa dari satu fasa ke fasa lain, serta didasarkan kepada prinsip kelarutan. Terdapat tiga jenis ekstraksi. Pertama ekstraksi cair-cair, yang memiliki prinsip bahwa suatu senyawa kurang larut dalam pelarut yang satu tapi sangat larut dalam pelarut lainnya (prinsip beda kelarutan). Kedua ekstraksi padat-cair, yang digunakan untuk mengekstrak zat padat dari zat cair. Terakhir ekstraksi asam-basa merupakan jenis ekstraksi yang didasarkan pada sifat asam dan basa senyawa organik. Pada percobaan kali ini dilakukan ekstraksi padat-cair kafein dari teh dan ekstraksi cair-cair. Kromatografi adalah metode yang digunakan untuk memisahkan senyawa organik dan anorganik sehingga senyawa tersebut dapat dianalisis dan dipelajari kandungannya, sehingga dapat diketahui apa saja unsur-unsur yang membentuknya. Metode kromatografi yang dilakukan pada percobaan ini memiliki prinsip untuk memisahkan dua atau lebih senyawa atau ion berdasarkan pada
perbedaan migrasi dan distribusi senyawa atau ion tersebut dalam dua fasa yang berbeda. Dimana zat terlarut dalam suatu fasa gerak akan mengalir dalam suatu fasa diam. Olah karena itu, terdapat fasa gerak dan fasa diam dalam semua jenis kromatografi. Dalam hal ini, pada posisi yang berbeda-beda, senyawa atau ion ini tersebut akan tertahan dan terabsorpsi pada fasa diam, kemudian satu persatu akan terbawa kembali pada fasa gerak yang melaluinya. Pada percobaan ini, tipe kromatografi yang digunakan adalah kromatografi lapis tipis (KLT). Metode ini sendiri menggunakan material adsorben pada pelat kaca, plastik atau alumunium tipis yang memiliki sifat polar. Metode ini merupakan metode untuk menguji kemurnian suatu senyawa organik secara cepat dan mudah. KLT itu sendiri dapat digunakan untuk memisahkan senyawa senyawa yang memiliki sifat hidrofobik seperti hidrokarbon dan lipida-lipida yang sukar dikerjakan dengan menggunakan kromatografi kertas. Untuk mencari eluen untuk kromatografi kolom, analisis fraksi yang diperoleh dari kromatografi kolom, identifikasi senyawa secara kromatografi, dan isolasi senyawa murni skala kecil, kita dapat menggunakan metode KLT ini. Dalam menggunakan metode KLT ini kita perlu memilih pelarut yang tepat sebagai pengembang yng disesuaikan dengan sifat kelarutan senyawa yang dianalisis. Dalam hal ini terdapat pula yang berbahan lapisan tipis seperti silika gel yang merupakan senyawa yang tidak bereaksi dengan pereaksi pereaksi yang lebih reaktif seperti asam sulfat. Data yang diperoleh dari uji KLT ini adalah nilai R f yang digunakan untuk identifikasi suatu senyawa. Nilai R f untuk senyawa senyawa murni dapat dibandingkan dengan nilai R f dari senyawa standar. Nilai R f merupakan suatu jarak yang ditempuh oleh senyawa dari titik asal dibagi dengan jarak yang ditempuh oleh pelarut dari titik asalnya juga. Dalam hal ini bilangan R f selalu lebih kecil dari 1,0.
Dalam percobaan kali ini kita akan mengidentifikasi keberadaan kandungan alkaloid dalam Kristal kafein yang merupakan hasil isolasi dengan menggunakan pereaksi Mayer dan pereaksi Dragendorff serta menentukan nilai R f pada Kristal kafein yang ditunjukan oleh adanya noda di plat KLT, kemudian menentukan volume peniter (NaOH 0.325 N) pada 3 kali titrasi dengan perbedaan konsentrasi dari asam asetat glasial pada tiap titrasi. Dilakukan pula beberapa metode yakni metode ekstraksi padatcair, ekstraksi cair-cair dan kromatografi lapis tipis (KLT).
II. Hasil Percobaan dan Pembahasan Percobaan Ekstraksi padat-cair : ekstraksi kafein dari teh Uji Alkaloid Pengamatan Diperoleh endapan berwarna putih sebagai hasil dari ekstraksi kafein yang telah direkristalisasi. 1. Terdapat perubahan sedikit warna kuning setelah ditetesi dengan pereaksi Mayer. 2. Terdapat perubahan warna jingga kecoklatan setelah ditetesi dengan pereaksi Dragendorff. Keduanya memberikan hasil positif terdapat kandungan Alkaloid pada Kristal kafein yang dilarutkan dengan air.
Uji Kromatografi lapis tipis Didapat Rf sebesar 0.75 (gambar 1) (gambar 2) Ekstraksi cair-cair Titrasi dengan NaOH 0,325 N sebagai peniter. 1. Titrasi pertama 5 ml asam asetat glasial dengan NaOH didapat volume peniter = 12,85 ml 2. Titrasi kedua dilakukan terlebih dahulu suatu ekstraksi 5 ml asam asetat glasial + 15 etil asetat kemudian fase cair dari campuran ini di titrasi dengan NaOH. Didapat volume peniter = 3,3 ml
3. Titrasi ketiga dilakukan terlebih dahulu ekstraksi 5 ml asam asetat glasial + 5 ml etil asetat kemudian fase cair campuran di saring. Labu ekstraksi yang dipakai ditambah lagi 5 ml etil asetat kemudian dipisahkan kembali fase cair nya, tapi dikarenakan penambahan kedua ini hanya satu fase atau mungkin fase cairnya sudah tidak ada, jadi hanya dilakukan titrasi fase cair dari ekstraksi pertama saja dengan peniter NaOH. Didapat volume peniter = 7,25 ml. Pembahasan : 1. Ekstraksi padat-cair : ekstraksi kafein dari teh Pada percobaan ini digunakan diklorometana untuk mengekstraksi kafein dari air. Kafein sendiri merupakan senyawa organik. Namun karena terdapat tannin juga pada teh yang juga larut dalam diklorometana padahal kita hanya ingin mengekstraksi kafein, maka perlu ditambahkan Na 2 CO 3 yang berfungsi untuk mengikat tannin yang ada pada teh dan memisahkannya dari kafein. Dikarenakan tannin merupakan senyawa fenolik yang cukup asam, sehingga akan terjadi suatu reaksi antara tannin dan Na 2 CO 3 tersebut yang menghasilkan produk yang akan lebih larut dalam air. Kemudian dilakukan ekstraksi padat-cair dengan menggunakan corong pisah dengan dilakukan pengocokan perlahan untuk mengekstraksi larutan teh tersebut agar terhindar dari adanya emulsi. Ekstraksi ini memakai diklorometana yang mengakibatkan akan
terbentuknya dua lapisan, yakni lapisan bawah merupakan fasa organik dan lapisan atas merupakan fasa air. Setelah itu, setalah hasil ekstrak digabung,kemudian ditambahkan CaCl 2 anhidrat yang berfungsi sebagai drying agent yakni pengikat air karena sifatnya yang higroskopis. Ini dilakukan karena mungkin masih adanya air yang tertinggal di larutan yang diekstraksi sebelumnya. Kemudian dipanaskan, hal ini dilakukan untuk menguapkan diklorometana sehingga nantinya kita hanya mendapat ekstrak pengotor kafein. Seperti yang kita tahu,diklorometana memiliki titik didih yang lebih rendah dari kafein, sehingga diklorometana akan menguap lebih dahulu sekitar 39 C. Produk yang terbentuk ditambahkan n-heksana yang bersifat non polar untuk menjenuhkan dan mengendapkan kafein agar mendapatkan endapan kafein yang murni. 2. Uji Alkaloid Pada percobaan ini menggunakan pereaksi Mayer dan pereaksi Dragendorff sebagai pengidentifikasi terdapatnya alkaloid pada Kristal kafein yang dilarutkan air. Berdasarkan percobaan, dihasilkan positif untuk pereaksi Mayer dan Dragendorff. Pereaksi Mayer mengandung logam Hg dan KI yang akan membentuk senyawa kompleks endapan kuning dengan alkaloid. Pereaksi Dragendorff mengandung bismuth dan KI yang menghasilkan senyawa kompleks endapan jingga. Namun terdapat kekurangan pada hasil positif untuk penggunaan kedua peraksi ini dalam percobaan yang kami lakukan, yakni untuk pereaksi Mayer warna kuning yang dihasilkan sedikit sekali dan pada pereaksi Dragendorff warna jingga agak kecoklatan bukan jingga muda. Menurut kami, hal ini terjadi karena pada proses ekstraksi terdapat emulsi pada corong pisah sehingga kemungkinan besar banyak kafein yang masih tertinggal dan tidak terlarut di diklorometana. 3. Uji Kromatografi Lapis Tipis Dilakukan untuk mengetahui kristal kafein yang telah didapat dari ekstraksi padat-cair tersebut telah murni atau belum.semakin atas noda yang dihasilkan pada plat dalam uji KLT ini, maka semakin
menunjukan ketidakpolaran zat tersebut. Karena plat yang dipakai dalam uji ini, menggunakan aluminium bersilika yang merupakan polar, sehingga akan susah untuk mengikat yang non polar dan akibatnya noda akan dibiarkan makin jauh dari titik asal. Dalam hal ini kita mendapatkan hasil 0,75 yang menunjukkan kira-kira noda R f tersebut berada pada titik ¾ plat dari titik asal (lihat gambar 1 dan 2), sehingga menunjukkan non polar. Pada gambar 2 terlihat terdapat adanya warna hijau yang berpendar saat disinari sinar UV pada plat yang diberi pereaksi Mayer dan pereaksi Dragendorff bereaksi dengan alkaloid yang terkandung dalam teh, hal ini dikarenakan adanya ikatan rangkap terkonjugasi pada kafein. Ikatan rangkap terkonjugasi pada kafein tersebut membuat ikatan rangkap tersebut satu sama lain dapat melakukan resonansi. Semakin banyak resonansi pada struktur kafein ini membuatnya makin stabil, sehingga energi yang dipakai oleh struktur kafein ini makin kecil. Sesuai dengan rumus : E= hcλ, semakin kecil energi maka semakin besar panjang gelombang (λ). Panjang gelombang yang besar ini mempengaruhi kafein (yang merupakan salah satu alkaloid) dapat memberi sinar tampak (berpendar) pada saat diberi sinar UV dan ditambahkan pereaksi Mayer dan pereaksi Dragendorff.
4. Ekstraksi cair-cair Pada percobaan ekstraksi cair-cair ini, dilakukan ekstraksi asam asetat glasial dengan etil asetat, kemudian hasil ekstraksi berupa fase cair dititrasi dengan NaOH 0,325 sebagai peniter. Didapat hasil data seperti pada tabel diatas. Sesuai dengan persamaan efektivitas reaksi : Cn=Co KV1KV1+ V2n Dimana semakin sering ekstraksi dilakukan, maka efektifitas proses ekstraksi tersebut akan semakin meningkat. Dalam hal ini perlu dilakukan ekstraksi sebanyak n kali agar diperoleh hasil yang efektif daripada dengan melakukan hanya sekali saja dengan jumlah volume yang sama. Kesempurnaan ekstraksi tergantung pada banyaknya ekstraksi yang dilakukan. Hasil yang baik diperoleh jika jumlah ekstraksi yang dilakukan berulang kali dengan jumlah pelarut sedikitsedikit (Khopkar, 2003 : 75). Dari data volume peniter makin lama makin rendah kacuali pada titrasi ketiga tinggi kembali volumenya. Hal ini disebabkan karena sudah terjadinya satu fasa tanpa fasa cair sehingga harus menggunakan fasa cair pada ekstraksi pertama saja sehingga terjadi volume peniter berlebih dan tidak dilakukannya ekstraksi sebanyak tiga kali pada titrasi ketiga ini yang akibatnya volume peniter yang didapatkan sebanyak 7,25 ml. Namun, apabila titrasi ketiga ini dilakukan ekstraksi triplo, akan terjadi rata-rata volume peniter sebanyak 7,25/3 ml atau 2,4167 ml. Pada percobaan seharusnya semakin menurun jumlah NaOH (volume peniternya) untuk proses titrasi, hal ini mengartikan bahwa semakin sering diekstraksi maka semakin banyak pula jumlah asam asetat glasial yang larut pada etil asetat. I. Kesimpulan 1. Berdasarkan uji alkaloid yang diakukan pada percobaan ini, didapat hasil positif dengan pereaksi Mayer (terdapat endapan
kuning) dan positif pula dengan pereaksi Dragendorff (terdapat endapan jingga). 2. Pada uji KLT, didapat nilai noda R f untuk Kristal kafein sekitar 0,75. 3. Volume peniter untuk titrasi pertama adalah 12,85 ml ; volume peniter titrasi kedua adalah 3,3 ml dan volume peniter titrasi ketiga adalah 7,25 ml dengan hanya terjadi 1 kali ekstraksi bukan 3 kali ekstraksi. I. Daftar Pustaka Perva-Uzunalić, A., M. Škerget, Ž. Knez, B. Weinreich, F. Otto, and S. Grűner. 2006. Extraction of active ingredients from green tea (Camellia sinensis): Extraction efficiency of major catechins and caffeine. Food Chem. 96: 597-605. Misra H, D. Mehta, B.K. Mehta, M. Soni, D.C. Jain. 2008. Study of Extraction and HPTLC UV Method for Estimation of Caffeine in Marketed Tea (Camellia sinensis) Granules. International Journal of Green Pharmacy : 47-51. http://www.artikelkimia.info/ekstraksi-kafein-dari-daun-teh- 42271503092011 (diakses tanggal 1 Januari 2012 pukul 19.06 WIB) http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia-industri/teknologiproses/ekstraksi/ (diakses tanggal 1 Januari 2012 pukul 19.25 WIB)