Upload
handayani-nh-hanhan
View
120
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
BAB IITINJAUAN PUSTAKA
2.1 Tanaman Cengkeh
2.1.1 Sejarah
Daerah asal tanaman cengkeh, secara pasti belum diketahui.
Dilihat dari sejarah perkembangan dan penyebarannya, ada yang
menganggap cengkeh berasal dari Pulau Makian di Maluku Utara, ada
pula yang berpendapat Filipina dan teori terakhir menyebut Iran
sebagai daerah asal cengkeh, namun sampai akhir abad ke-18
Indonesia merupakan satu-satunya negara penghasil cengkeh di dunia.
Sejak tahun 200 Masehi, setelah cengkeh diperdagangkan di
Eropa, orang-orang Arab dan Portugis tertarik dan mencari sumber
rempah-rempah itu di daerah Timur Jauh dan akhirnya menemukan
kepulauan Maluku. Selama beberapa abad, perdagangan rempah-
rempah, termasuk cengkeh, dipegang oleh bangsa Portugis. Pasaran
cengkeh di Eropa menjadi ramai dan Lisabon menjadi pasar cengkeh
yang penting pada tahun 1513.
Dengan perantaraan pedagang-pedagang Tiongkok pada abad
kedua, cengkeh telah sampai ke negara-negara perbatasan Romawi
dan pada permulaan abad ke-17 monopoli perdagangan cengkeh (dan
rempah-rempah lainnya) telah jatuh ke tangan Belanda setelah
berturut-turut dipegang oleh pedagang-pedagang Tiongkok, Portugis
dan Arab. Pada tahun 1769 seorang kapten Perancis berhasil
menyelundupkan beberapa pohon cengkeh yang berasal dari Gebe dan
Seram ke kepulauan Reunion. Dari sana cengkeh tersebut disebarkan
ke Zanzibar, Pemba dan Madagaskar sehingga sejak abad ke-19
merupakan negara penghasil cengkeh terbesar di dunia.
Pada waktu Inggris berkuasa di Indonesia sekitar tahun 1800,
15.000 pohon cengkeh telah dipindahkan dari Maluku ke Penang dan
antara tahun 1850-1870 cengkeh dari Maluku telah mulai disebarkan
ke daerah lain di Indonesia seperti Sumatera, Sulawesi dan Pulau Jawa
5
Gambar 2.1 : Tanaman Cengkeh (Syzygium aromaticum)(sumber : http://mungkacity.blogspot.com/2011/04/budidaya-tanaman-cengkeh.html)
dengan daerah pertanaman seperti Sumatera Barat, Bengkulu,
Lampung, Aceh, Minahasa, Bogor, Banten, Purwakarta dan
Purwokerto.
2.1.2 Sistematika Tanaman Cengkeh
Divisi : Spermatophyta
Sub Divisi: Angiospermae
Kelas : Dicotyledoneae
Sub kelas : Monochlamydae
Bangsa : Caryophylalles
Suku : Caryophillaceae
Famili : Myrtaceae
Spesies : Syzygium aromaticum
2.1.3 Morfologi Tanaman Cengkeh
Cengkeh merupakan tanaman tropis berakar tunggang,
bercabang panjang dan kuat. Tanaman ini tingginya dapat mencapai
20-30 meter dan dapat berumur lebih dari 100 tahun. Tajuk tanaman
cengkeh umumnya berbentuk kerucut, piramida atau piramida ganda
dengan batang utama menjulang ke atas. Cabang-cabangnya sangat
banyak dan rapat, pertumbuhan agak mendatar dan ukurannya relatif
kecil jika dibandingkan dengan batang utama. Daunnya kaku dengan
kedua ujungnya yang runcing serta berwarna hijau atau hijau
kemerahan. Daun-daun ini biasanya keluar per periode. Ujung ranting
6
dalam satu periode akan mengeluarkan satu set daun yang terdiri atas
lima pasang. Masing-masing pasang terdiri atas dua daun yang
terletak saling berhadapan. Cengkeh memiliki 4 jenis akar yaitu akar
tunggang, akar lateral, akar serabut dan akar rambut. Tanaman
cengkeh mulai berbunga setelah berumur 4-6 tahun tergantung pada
jenis tanaman, pemeliharaan tanaman dan kesuburan tanah. Bunga
cengkeh bertangkai pendek, panjangnya 12-19 mm, berwarna hijau
pada waktu muda, kemudian setelah cukup tua berwarna kemerahan
dan akhirnya merah.
Famili Myrtaceae meliputi kira-kira 3000 spesies, berupa
tanaman berpohon tinggi maupun semak yang terdapat di daerah-
daerah tropis dan subtropis. Diantara semua spesies dalam famili
Myrtaceae, cengkeh merupakan salah satu yang mengandung minyak
atsiri.
Tanaman cengkeh mempunyai sifat khas karena semua bagian
pohon mengandung minyak, mulai dari akar, batang, daun sampai
bunga. Kandungan minyak cengkeh pada bagian-bagian tanaman
tersebut bervariasi jumlahnya namun kadar minyak yang paling tinggi
terdapat pada bagian bunga.
2.1.4 Komposisi Kimia Bunga Cengkeh
Bunga cengkeh mengandung minyak atsiri dan fixed oil yang
diperoleh dengan cara distilasi dan ekstraksi dengan menggunakan
pelarut. Minyak atsiri dan fixed oil mengandung eugenol dan
kariofilen yang merupakan komponen kimia yang memberikan rasa
getir dan bau pedas dari cengkeh. Bunga cengkeh mengandung
komponen metil-amil keton dan kristal kalsium oksalat.
7
Tabel 2.1 : Komposisi Kimia Bunga Cengkeh
No. Komponen Bunga Cengkeh Nilai (%)
1. Air 5,0-8,3
2. Abu 5,3-7,6
3. Minyak atsiri 14,0-21,0
4. “Fixed oil” dan resin 5,0-10,0
5. Protein 5,0-7,0
6. Serat kasar 6,0-9,0
7. Tanin 10,0-18,0
2.1.5 Standar Mutu Bunga Cengkeh
Di Indonesia belum ada suatu standar mutu yang pasti untuk
bunga. Di Pemba dan Madagaskar telah ditetapkan standar mutu
bunga cengkeh untuk ekspor yaitu kadar air tidak lebih dari 16%,
kotoran 5% dan bunga pecah 10%. Di Belanda, syarat mutu bunga
cengkeh antara lain kadar abu maksimum 8%, kadar pasir maksimum
1% dan kadar minyak atsiri minimum 12%.
2.2 Minyak Bunga Cengkeh
2.2.1 Komposisi dan Sifat Fisik Minyak Bunga Cengkeh
Tabel 2.2 : Komposisi dan Sifat Fisik Minyak Bunga Cengkeh
No. KomponenBerat
Molekul
Titik
Didih
(oC)
Bobot
Jenis d425
Indeks
Bias nD20
1. Eugenol 164,20 253 1,0651 1,5412
2. Eugenol asetat 204,24 282 1,0870 1,5207
3. Kariofilen 456,69 125 0,9659 1,4988
4. Metil salisilat 152,14 223,5 - 1,1840
5.Metil-n-amil
keton32 151-152 0,8170 1,4063
6. Metil alkohol 32,0464,5-
64,70,7914 1,3306
7. Furfural 96,08 160,17 1,1616 1,5266
8
8. Metil benzoat 136,14 199,60 1,0880 1,5181
9.Metil-n-amil
karbinol116,20 160,40 0,8187 1,4310
10. Furfural alkohol 98,10 170-171 1,1615 1,4860
11. Metil furfural 110,11 184-186 1,1365 1,0720
12.Metil-n-heptil
karbinol144,25 193-194 0,8471 1,4290
13. Vanilin 152,14 264 1,0560 -
2.2.2 Isolasi Minyak Bunga Cengkeh
Menurut Gunawan dan Mulyani (2004), minyak atsiri umumnya
diisolasi dengan empat metode.
1. Metode Distilasi
Diantara metode-metode isolasi yang paling lazim dilakukan
adalah metode distilasi. Beberapa metode distilasi yang populer
dilakukan di berbagai perusahaan industri distilasi minyak atsiri,
antara lain sebagai berikut :
a. Metode distilasi kering (langsung dari bahannya tanpa
menggunakan air). Metode ini paling sesuai untuk bahan tanaman
yang kering dan untuk minyak-minyak yang tahan pemanasan
(tidak mengalami perubahan bau dan warna saat dipanaskan),
misalnya oleoresin dan copaiba.
b. Distilasi air, meliputi distilasi air dan uap air dan distilasi uap air
langsung. Metode ini dapat digunakan untuk bahan kering
maupun bahan segar dan terutama digunakan untuk minyak-
minyak yang kebanyakan dapat rusak akibat panas kering.
Seluruh bahan dihaluskan kemudian dimasukkan ke dalam bejana
yang bentuknya mirip dandang. Dalam metode ini ada beberapa
versi perlakuan.
1) Bahan tanaman langsung direbus dalam air.
9
2) Bahan tanaman langsung masuk air tetapi tidak rebus. Dari
bawah dialirkan uap air panas.
3) Bahan tanaman ditaruh di bejana bagian atas sementara uap air
dihasilkan oleh air mendidih dari bawah dandang.
4) Bahan tanaman ditaruh di dalam bejana tanpa air dan
disemburkan uap air dari luar bejana.
2. Metode Penyarian
Metode penyarian digunakan untuk minyak-minyak atsiri yang
tidak tahan pemanasan seperti cendana. Kebanyakan dipilih metode
ini karena kadar minyaknya di dalam tanaman sangat rendah/kecil.
Bila dipisahkan dengan metode lain, minyaknya akan hilang selama
proses pemisahan. Pengambilan minyak atsiri menggunakan cara ini
diyakini sangat efektif karena sifat minyak atsiri yang larut sempurna
di dalam bahan pelarut organik nonpolar.
3. Metode Pengepresan atau Pemerasan
Metode pemerasan/pengepresan dilakukan terutama untuk
minyak-minyak atsiri yang tidak stabil dan tidak tahan pemanasan
seperti minyak jeruk (citrus), juga terhadap minyak-minyak atsiri
yang bau dan warnanya berubah akibat pengaruh pelarut penyarian.
Metode ini hanya cocok untuk minyak atsiri yang rendemennya relatif
besar.
4. Metode Enfleurage
Metode enfleurage adalah metode penarikan bau minyak atsiri
yang dilekatkan pada media lilin. Metode ini digunakan karena
diketahui ada beberapa jenis bunga yang setelah dipetik, enzimnya
masih menunjukkan kegiatan dalam menghasilkan minyak atsiri
sampai beberapa hari/minggu, misalnya bunga melati, sehingga perlu
perlakuan yang tidak merusak aktivitas enzim tersebut secara
langsung.
10
Menurut Rochim Armando (2009), minyak atsiri umumnya
diisolasi dengan tiga metode yaitu metode distilasi dengan air, distilasi
dengan uap dan distilasi dengan air-uap
1. Distilasi dengan air
Metode distilasi dengan air (water distillation) merupakan
metode paling sederhana jika dibandingkan dengan dua metode
distilasi yang lain. Pada metode ini, bahan yang akan didistilasi
dimasukkan ke dalam ketel distilasi yang telah diisi air. Dengan
begitu, bahan bercampur langsung dengan air. Selain metodenya
sangat sederhana, bahan ketel pun relatif mudah didapatkan. Uap yang
dihasilkan dari perebusan air dan bahan dialirkan melalui pipa menuju
ketel kondensor yang mengandung air dingin sehingga terjadi
pengembunan (kondensasi). Selanjutnya, air dan minyak ditampung
dalam tangki pemisah. Pemisahan air dan minyak dilakukan
berdasarkan perbedaan bobot jenis.
2. Distilasi dengan air dan uap
Distilasi dengan air dan uap (water and steam distillation)
disebut juga sebagai metode kukus. Pada metode pengukusan ini,
bahan diletakkan di atas piringan atau plat besi berlubang seperti
ayakan yang terletak beberapa sentimeter di atas permukaan air. Pada
prinsipnya, metode distilasi ini menggunakan uap bertekanan rendah.
Perbandingan antara cara pertama dan kedua hanya terletak pada
pemisahan bahan dan air. Namun, penempatan keduanya masih dalam
satu ketel distilasi. Selanjutnya, uap air dan minyak akan mengembun
dan ditampung dalam tangki pemisah. Pemisahan air dan minyak atsiri
dilakukan berdasarkan bobot jenis.
3. Distilasi dengan uap
Distilasi dengan uap (steam distillation) pada sistem ini, air
sebagai sumber uap panas terdapat dalam “boiler” yang letaknya
terpisah dari ketel distilasi. Uap yang dihasilkan mempunyai tekanan
lebih tinggi dari tekanan udara luar. Proses distilasi dengan uap ini
11
baik jika digunakan untuk distilasi bahan baku minyak atsiri berupa
kayu, kulit batang, maupun biji-bijian yang relatif keras.
2.2.3 Isolasi Eugenol dari Minyak Bunga Cengkeh
Isolasi eugenol dapat dilakukan melalui beberapa jenis proses
pemurnian (isolasi), diantaranya yaitu proses ekstraksi, distilasi
fraksionasi (rektifikasi), kromatografi kolom, ekstraksi superkritik dan
distilasi molekuler. Selama ini, telah dilakukan pengambilan eugenol
hanya dengan proses ekstraksi menggunakan NaOH dan
menghasilkan kadar eugenol sebesar 82,6% (Sri Suhenry, 2001).
Selain itu, juga telah dilakukan pengambilan dengan cara ekstraksi
minyak daun cengkeh menggunakan NaOH berlebih dan
dilanjutkan proses pengasaman dengan larutan HCl pekat. Kadar
eugenol yang diperoleh hanya sekitar 86% (Sediawan, 2003). Dari
proses ekstraksi ini, kelemahan terjadi pada proses recovery pelarut.
Eugenol dapat diisolasi dengan cara minyak daun cengkeh hasil
distilasi ulang ditambah dengan larutan NaOH. Jumlah mol NaOH
yang digunakan harus proporsional dengan kandungan eugenol dalam
minyak daun cengkeh. Reaksi ini hanya melibatkan eugenol yang
bereaksi dengan NaOH membentuk Na-eugenolat yang larut dalam
air. Setelah reaksi berlangsung akan diperoleh dua lapisan. Lapisan
atas merupakan senyawa atau komponen dalam minyak daun cengkeh
selain eugenol. Lapisan bawah yang mengandung eugenol dipisahkan
dari lapisan atas. Eugenol dapat diperoleh dengan mengasamkan
larutan eugenolat dengan menambahkan HCl hingga pH 3. Pada akhir
reaksi terbentuk dua lapisan yang mana lapisan atas mengandung
eugenol (Sastrohamidjojo, 2004).
12
2.2.4 Analisis Sifat Fisiko-Kimia Minyak Bunga Cengkeh
1. Analisis Sifat Fisik
Pemeriksaan sifat fisik minyak atsiri dapat berupa pemeriksaan
pendahuluan, bobot jenis, putaran optik, indeks bias dan kelarutan
dalam etanol.
a. Pemeriksaan Pendahuluan
Pemeriksaan dilakukan terhadap warna, kejernihan dan bau.
Pemeriksaan ini bersifat subjektif sehingga tidak dapat
menggambarkan mutu minyak atsiri secara tepat.
b. Bobot jenis
Alat yang sering digunakan disebut piknometer. Bobot jenis
minyak umumnya berkisar diantara 0,696-1,119 dan kebanyakan
bobot jenis minyak tersebut tidak melebihi nilai1,000. Penentuan
bobot jenis adalah salah satu cara analisis yang dapat menggambarkan
kemurnian minyak.
Umumnya, nilai bobot jenis minyak atsiri dinyatakan pada suhu
15o/15oC. Untuk minyak yang membeku pada suhu tersebut, nilai
bobot jenis dinyatakan pada suhu yang lebih tinggi dan dibandingkan
dengan bobot jenis air pada suhu 15oC, misalnya nilai bobot jenis
minyak mawar dinyatakan pada suhu 30o/15oC.
c. Putaran Optik
Alat yang digunakan untuk mengukur putaran optik disebut
polarimeter. Setiap jenis minyak atsiri mempunyai kemampuan
memutar bidang polarisasi cahaya ke arah kanan (dextro rotatory)
dengan tanda (+) atau ke kiri (levo-rotatory) dengan tanda (-).
Besarnya perputaran bidang polarisasi ini ditentukan oleh jenis
minyak, suhu, panjang kolom yang berisi minyak dan panjang
gelombang cahaya yang dipakai.
Nilai putaran optik minyak atsiri biasanya dilakukan pada suhu
kamar dan tidak dilakukan koreksi pada berbagai tingkat suhu kecuali
terhadap minyak sitrus yang mengandung terpene aktif dalam jumlah
13
besar. Minyak atsiri yang akan dianalisis harus bebas dari endapan
dan suspensi. Jika minyak atsiri tersebut mengandung air, harus
dikeringkan dengan Na2SO4 anhidrat dan kemudian disaring terlebih
dahulu.
d. Penetapan Indeks Bias
Refraktometer adalah alat yang tepat dan cepat untuk
menetapkan nilai indeks bias. Pengukuran nilai indeks bias biasanya
dilakukan pada suhu 20oC yang mana nilai indeks bias tersebut akan
berubah dengan perubahan suhu.
Dalam menentukan indeks bias, minyak harus dijauhkan dari
panas dan cuaca lembab karena udara dapat berkondensasi pada
permukaan prisma yang dingin. Akibatnya akan timbul kabut pemisah
antara prisma gelap dan terang sehingga garis pembagi tidak terlihat
jelas. Jika minyak larut dalam air, garis pembatas akan kelihatan lebih
tajam, tetapi nilai indeks biasnya akan menjadi rendah. Jika nilai
indeks bias tersebut diukur pada suhu di atas 20oC, maka nilainya
harus ditambah dengan faktor koreksi, sedangkan jika di bawah 20oC,
harus dikurangi dengan nilai koreksi.
e. Kelarutan dalam Etanol
Minyak atsiri dapat larut dalam etanol pada perbandingan dan
konsentrasi tertentu. Dengan demikian dapat diketahui jumlah dan
konsentrasi etanol yang dibutuhkan untuk melarutkan secara
sempurna sejumlah minyak atsiri. Umumnya minyak atsiri yang
mengandung persenyawaan oxygenated terpene lebih mudah larut
daripada yang mengandung terpene. Nilai kelarutan minyak akan
berkurang karena pengaruh umur minyak. Hal ini disebabkan
terjadinya polimerisasi minyak selama penyimpanan. Senyawa
polimer yang terbentuk akan menurunkan daya larutnya dalam etanol.
Proses polimerisasi mudah terjadi terutama dalam minyak yang
mengandung sejumlah besar terpene yang disebabkan oleh pengaruh
cahaya, sinar dan air dalam minyak.
14
Etanol yang biasanya digunakan untuk menentukan kelarutan
minyak atsiri adalah etanol dengan konsentrasi 50%, 60%, 65%, 70%,
75%, 80%, 90% dan 95%. Nilai konsentrasi tersebut didasarkan atas
volume pada suhu 15,56o/15,56oC. Untuk memperoleh etanol yang
lebih encer biasanya dibuat dari etanol 96% dengan volume tertentu.
Kemudian ditimbang dan dicampur dengan air distilasi pada
perbandingan tertentu sehingga didapatkan konsentrasi etanol yang
dinginkan. Konsentrasi etanol dapat juga diketahui dengan menguji
nilai bobot jenisnya pada suhu 15,56o/15,56oC.
Tabel 2.3 : Pembuatan Etanol Encer
EtanolBobot jenis pada 15,56o/15,56oC
95% etanol dalam volume (gr)
Air distilasi (gr)
50606570758090100
0,93420,91330,90190,88990,87710,86360,83360,8151
4605646196767347969271000
540436381324266204730
2. Analisis Sifat Kimia
Pemeriksaan sifat kimia minyak atsiri, beberapa diantaranya
dapat berupa pemeriksaan bilangan asam dan ester.
a. Penetapan bilangan asam
Sebagian besar minyak atsiri mengandung sejumlah kecil asam
organik bebas yang terbentuk secara alamiah atau yang dihasilkan dari
proses oksidasi dan hidrolisis ester. Bilangan asam suatu minyak
didefinisikan sebagai jumlah milligram potassium hidroksida yang
dibutuhkan untuk menetralkan asam bebas dalam 1 gram minyak.
Dalam penentuan bilangan asam, biasanya dipergunakan larutan alkali
lemah untuk menghindari penyabunan persenyawaan ester yang
terdapat dalam minyak atsiri. Senyawa fenol akan bereaksi dengan
alkali hidroksida sehingga dapat dipergunakan untuk menentukan
adanya senyawa asam fenolat dalam minyak atsiri.
15
Bilangan asam suatu minyak bertambah bila umur minyak atsiri
bertambah, terutama akibat oksidasi aldehid dan hidrolisis ester.
Minyak yang telah dikeringkan dan dilindungi dari pengaruh udara
dan cahaya mempunyai jumlah asam organik bebas yang relatif lebih
kecil.
b. Penetapan bilangan ester
Penentuan jumlah ester sangat penting dalam menentukan nilai
minyak atsiri. Jumlah ester dapat dinyatakan dengan bilangan ester,
yaitu jumlah milligram potassium hidroksida yang dibutuhkan untuk
menyabunkan ester yang terdapat dalam 1 gram minyak.
2.2.5 Standar Mutu Minyak Bunga Cengkeh
Tabel 2.4 : Komposisi dan Sifat Fisik Minyak Bunga Cengkeh berdasarkan SNI 06-4267-1996
No. Jenis Uji Satuan Persyaratan
1. Bobot jenis (BJ) 150
150 - 1,04-1,07
2. Putaran optik (α D) - Sampai-1o35’
3. Indeks bias (nD) 20o - 1,529-1,537
4. Eugenol % 80-95
5. Minyak Pelikan - Negatif
6. Minyak Lemak - Negatif
7.Kelarutan dalam etanol
70%-
1:2 jernih, seterusnya
jernih
2.2.6 Faktor – faktor yang Mempengaruhi Mutu Minyak Cengkeh
Mutu minyak cengkeh sangat ditentukan oleh sifat dan senyawa
kimia yang terkandung di dalamnya. Sifat fisik seperti bobot jenis,
indeks bias, putaran optik, dan kelarutan di dalam etanol 70% dapat
dijadikan kriteria untuk menentukan kemurnian minyak.
Apabila bobot jenis, indeks bias dan putaran optik menunjukkan
angka yang tertinggi, kemungkinan minyak cengkeh tersebut
mengandung bahan-bahan lain seperti minyak mineral dan lemak.
16
Apabila sifat itu menunjukkan angka yang rendah maka kemungkinan
minyak tersebut mempunyai kadar eugenol yang rendah.
2.2.7 Kegunaan Minyak Cengkeh
Beberapa jenis minyak atsiri dapat digunakan sebagai bahan
antiseptik internal atau eksternal, bahan analgesik, heamolitik,
sedative dan stimulan untuk obat sakit perut. Minyak atsiri
mempunyai sifat membius, merangsang atau memuakkan. Selain itu
beberapa jenis minyak atsiri lainnya dapat digunakan sebagai obat
cacing.
Minyak atsiri dapat menetralisir bau yang tidak enak dari bahan,
misalnya seperti bau busuk pada kulit sintetik. Saat ini sudah dapat
dibuat beberapa minyak atsiri dari bahan mentah yang dahulu
dikesampingkan atau dilupakan karena baunya yang kurang disukai.
Sebagai contoh ialah penambahan senyawa-senyawa aromatik ke
dalam produk tertentu, seperti karet sintetik dan latek, ternyata lebih
menguntungkan produsen (Guenther, 1987).
Di bidang kesehatan minyak atsiri digunakan sebagai aroma
terapi. Aroma yang muncul dari minyak atsiri dapat menimbulkan
efek menenangkan yang pada akhirnya dapat digunakan sebagai terapi
psikis. Dalam hal perawatan kecantikan, minyak atsiri digunakan
sebagai campuran bahan kosmetik. Kehadiran minyak atsiri dapat
memberikan aroma khas pada produk. Beberapa produk kosmetik
yang membutuhkan peran atsiri untuk memperkuat efeknya yaitu
parfum, sabun, pasta gigi, sampo, lotion, dan deodorant. Pada
makanan, minyak atsiri yang ditambahkan berfungsi sebagai
penambah aroma dan penambah rasa. Dalam pembuatan makanan
olahan, tak jarang bahan yang digunakan hanya sedikit menggunakan
bahan utama. Oleh sebab itu, kehadiran minyak atsiri dapat
memperkuat aroma dan rasa sehingga produk makanan serasa
memiliki cita rasa yang tak kalah dengan produk aslinya (Rochim
Armando, 2009).
17