BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Kemangi (Ocimum americanum L.)

2.1.1. Sistematika Tanaman

Menurut Pitojo (1996) sistematika tumbuhan kemangi adalah sebagai

berikut:

Divisio : Spermatophyta

Sub divisio : Angiospermae

Kelas : Dicotyledonae

Ordo : Amaranthaceae

Famili : Lamiaceae

Genus : Ocimum

Spesies : Ocimum americanum L.

2.1.2. Deskripsi Tanaman

Kemangi dikenal dengan nama daerah Saraung, (Sunda), Lampes (Jawa

Tengah), Kemangek (Madura), Uku-uku (Bali), Lufe-lufe (Ternate), Hairy Basil

(Inggris).

Kemangi merupakan tanaman semak semusim dengan tinggi 30-150 cm.

batangnya berkayu, segi empat, beralur, bercabang, dan memiliki bulu berwarna

hijau. Daunnya tunggal dan berwarna hijau, bersilang, berbentuk bulat telur,

ujungnya runcing, pangkal tumpul, tepi bergerigi, dan pertulangan daun menyirip.

Bunga majemuk berbentuk tandan memiliki bulu tangkai pendek berwarna hijau,

mahkota bunga berbentuk bulat telur dengan warna keunguan. Buah berbentuk

Universitas Sumatera Utara

kotak dan berwarna coklat tua, bijinya berukuran kecil, tiap buah terdiri dari

empat biji yang berwarna hitam, akarnya tunggang dan berwarna putih kotor

(Depkes RI, 2001).

2.1.3. Budidaya Kemangi

Tanaman kemangi baik di budidayakan di daerah panas beriklim lembab,

kemangi dapat tumbuh baik di dataran rendah hingga 1100 m dari permukaan laut,

tanaman tersebut menyukai tempat terbuka dan mendapat cukup sinar matahari

(Pitojo, 1996).

2.1.4. Kandungan Kimia.

Daun kemangi mengandung minyak atsiri, saponin, flavonoid, dan tanin

(Irawan, 2008).

2.1.5. Manfaat Kemangi

Kemangi bermanfaat untuk memperlancar asi, memperbaiki metabolisme

pencernaan, menenangkan saraf, selain itu dapat digunakan untuk menurunkan

panas, obat sariawan, obat rematik, peluruh dahak dan peluruh keringat

( Irawan, 2008).

2.2 Minyak Atsiri

Minyak atsiri dikenal dengan minyak eteris atau minyak terbang

( essential oil atau volatile oil) yang merupakan minyak mudah menguap pada

suhu kamar tanpa mengalami perubahan komposisi, larut dalam pelarut organik,

memiliki komposisi yang berbeda beda sesuai dengan sumber penghasilnya.

Dalam keadaan segar dan murni minyak atsiri umumnya tidak berwarna, namun

pada penyimpanan yang lama warnanya berubah menjadi lebih gelap

(Gunawan & Mulyani, 2004).

Universitas Sumatera Utara

2.2.1 Keberadaan Minyak Atsiri

Minyak atsiri dapat terbentuk secara langsung oleh protoplasma akibat

adanya peruraian lapisan resin dari dinding sel. Minyak atsiri terkandung dalam

berbagai organ tanaman, seperti didalam rambut kelenjar (pada famili Labiatae),

di dalam sel-sel parenkim (pada famili Piperaceae), di dalam rongga-rongga

skizogen dan lisigen (pada famili Pinaceae dan Rutaceae)

(Gunawan & Mulyani, 2004).

2.2.2 Penggunaan dan Aktivitas Biologi Minyak Atsiri

Pada tanaman, minyak atsiri mempunyai tiga fungsi yaitu: membantu

proses penyerbukan dan menarik beberapa jenis serangga atau hewan, mencegah

kerusakan tanaman oleh serangga atau hewan, dan sebagai cadangan makanan

bagi tanaman. Minyak atsiri digunakan sebagai bahan baku dalam berbagai

industri, misalnya industri parfum, kosmetika, farmasi, bahan penyedap

(flavouring agent) dalam industri makanan dan minuman (Ketaren, 1985).

2.2.3 Komposisi Kimia Minyak Atsiri

Minyak atsiri biasanya terdiri dari berbagai campuran persenyawaan kimia

yang terbentuk dari unsur Karbon (C), Hidrogen (H), dan oksigen (O). Pada

umumnya komponen kimia minyak atsiri dibagi menjadi dua golongan yaitu: 1)

Golongan hidrokarbon, dan 2) Golongan hidrokarbon teroksigenasi.

a. Golongan hidrokarbon

Persenyawaan yang termasuk golongan ini terbentuk dari unsur karbon (C)

dan Hidrogen (H). Jenis hidrokarbon yang terdapat dalam minyak atsiri sebagian

besar terdiri dari monoterpen, sesquiterpen, diterpen dan politerpen.

Universitas Sumatera Utara

b. Golongan hidrokarbon teroksigenasi

Komponen kimia dari golongan persenyawaan ini terbentuk dari unsur

Karbon (C), Hidrogen (H) dan Oksigen (O). Persenyawaan yang termasuk dalam

golongan ini adalah persenyawaan alkohol, aldehid, keton, oksida, ester, eter, dan

fenol (Ketaren, 1985).

2.3 Sifat Fisikokimia Minyak Atsiri

2.3.1 Sifat Fisika Minyak Atsiri

Sifat-sifat fisika minyak atsiri, yaitu : bau yang karakteristik, bobot jenis,

indeks bias yang tinggi, bersifat optis aktif.

a. Bobot Jenis

Bobot jenis adalah perbandingan bobot zat di udara pada suhu 25oC

terhadap bobot air dengan volume dan suhu yang sama. Penentuan bobot jenis

menggunakan alat piknometer. Berat jenis minyak atsiri umumnya berkisar antara

0,800-1,180 Bobot jenis merupakan salah satu kriteria penting dalam penentuan

mutu dan kemurnian minyak atsiri (Guenther, 1987).

b. Indeks Bias

Indeks bias suatu zat adalah perbandingan kecepatan cahaya dalam udara

dengan kecepatan cahaya dalam zat tersebut. Penentuan indeks bias menggunakan

alat Refraktometer. Prinsip penggunaan alat adalah penyinaran yang menembus

dua macam media dengan kerapatan yang berbeda, kemudian terjadi pembiasan

(perubahan arah sinar) akibat perbedaan kerapatan media. Indeks bias berguna

untuk identifikasi suatu zat dan deteksi ketidakmurnian (Guenther, 1987).

Universitas Sumatera Utara

c. Putaran Optik

Setiap jenis minyak atsiri memiliki kemampuan memutar bidang polarisasi

cahaya ke arah kiri atau kanan. Besarnya pemutaran bidang polarisasi ditentukan

oleh jenis minyak atsiri, suhu, dan panjang gelombang cahaya yang digunakan.

Penentuan putaran optik menggunakan alat Polarimeter (Ketaren, 1985).

2.3.2 Sifat Kimia Minyak Atsiri

Minyak atsiri dapat mengalami kerusakan yang mengakibatkan perubahan

sifat kimia minyak atsiri yaitu dengan proses oksidasi, hidrolisa, dan resinifikasi

a. Oksidasi

Reaksi oksidasi pada minyak atsiri terutama terjadi pada ikatan rangkap

dalam terpen. Peroksida yang bersifat labil akan berisomerisasi dengan adanya air,

sehingga membentuk senyawa aldehid, asam organik, dan keton yang

menyebabkan perubahan bau yang tidak dikehendaki (Ketaren, 1985).

b. Hidrolisis

Proses hidrolisis terjadi pada minyak atsiri yang mengandung ester. Proses

hidrolisis ester merupakan proses pemisahan gugus OR dalam molekul ester

sehingga terbentuk asam bebas dan alkohol. Ester akan terhidrolisis secara

sempurna dengan adanya air dan asam sebagai katalisator (Ketaren, 1985).

c. Resinifikasi

Beberapa fraksi dalam minyak atsiri dapat membentuk resin, yang

merupakan senyawa polimer. Resin ini dapat terbentuk selama proses pengolahan

(ekstraksi) minyak yang mempergunakan tekanan dan suhu tinggi selama

penyimpanan (Ketaren, 1985).

Universitas Sumatera Utara

2.4 Cara Isolasi Minyak Atsiri

2.4.1 Metode Penyulingan

a. Penyulingan dengan Air

Pada metode ini, bahan tumbuhan direbus dalam air mendidih dalam satu

wadah. Minyak atsiri akan dibawah oleh uap air yang kemudian didinginkan

dengan mengalirkannya melalui pendingin. Hasil sulingan adalah minyak atsiri

yang belum murni. Perlakuan ini sesuai untuk minyak atsiri yang tidak rusak oleh

pemanasan (Guenther, 1987).

b. Penyulingan dengan Air dan Uap

Pada metode ini bahan tumbuhan yang akan disuling dengan metode

penyulingan air dan uap ditempatkan dalam suatu tempat yang bagian bawah dan

tengah berlubang-lubang yang ditopang di atas dasar alat penyulingan. Ketel diisi

dengan air sampai permukaan air berada tidak jauh di bawah saringan, uap air

akan naik bersama minyak atsiri kemudian dialirkan melalui pendingin. Hasil

sulingan adalah minyak atsiri yang belum murni (Guenther, 1987).

c. Penyulingan dengan Uap

Pada metode ini bahan tumbuhan dialiri dengan uap panas dengan tekanan

tinggi. Uap air selanjutnya dialirkan melalui pendingin dan hasil sulingan adalah

minyak atsiri yang belum murni. Cara ini baik digunakan untuk bahan tumbuhan

yang mempunyai titik didih yang tinggi (Guenther, 1987).

2.4.2 Metode Pengepresan

Ekstraksi minyak atsiri dengan cara pengepresan umumnya dilakukan

terhadap bahan berupa biji, buah, atau kulit buah yang memiliki kandungan

minyak atsiri yang cukup tinggi. Akibat tekanan pengepresan, maka sel-sel yang

Universitas Sumatera Utara

mengandung minyak atsiri akan pecah dan minyak atsiri akan mengalir

kepermukaan bahan (Ketaren, 1985).

2.4.3 Ekstraksi dengan Pelarut Menguap

Prinsipnya adalah melarutkan minyak atsiri dalam pelarut organik yang

mudah menguap. Ekstraksi dengan pelarut organik umumnya untuk

mengekstraksi minyak atsiri yang mudah rusak oleh pemanasan uap dan air,

terutama untuk mengekstraksi minyak atsiri yang berasal dari bunga misalnya

bunga cempaka, melati, mawar, dan kenanga. Pelarut yang umum digunakan

adalah petroleum eter, karbon tetraklorida dan sebagainya (Ketaren, 1985).

2.4.4 Ekstraksi dengan Lemak Padat

Proses ini umumnya digunakan untuk mengekstraksi bunga-bungaan,

untuk mendapatkan mutu dan rendemen minyak atsiri yang tinggi. Metode

ekstraksi dapat dilakukan dengan dua cara yaitu enfleurasi dan maserasi.

a. Enfleurasi

Pada proses ini, absorbsi minyak atsiri oleh lemak digunakan pada suhu

rendah (keadaan dingin) sehingga minyak terhindar dari kerusakan yang

disebabkan oleh panas. Metode ini digunakan untuk mengekstraksi beberapa jenis

minyak bunga yang masih melanjutkan kegiatan fisiologinya dan memproduksi

minyak setelah bunga dipetik (Ketaren, 1985).

b. Maserasi

Pada cara ini, absorbsi minyak atsiri oleh lemak dalam keadaan panas pada

suhu 80oC selama 1,5 jam. Cara ini digunakan terhadap bahan tumbuhan yang bila

dilakukan penyulingan atau enfleurasi akan menghasilkan minyak atsiri dengan

rendemen yang rendah. Setelah selesai pemanasan, campuran disaring panas-

Universitas Sumatera Utara

panas, kemudian dilakukan penyulingan untuk memperoleh minyak atsiri

(Ketaren, 1985).

2.5 Analisis Komponen Minyak Atsiri dengan GC-MS

Analisa komponen minyak atsiri merupakan masalah yang cukup rumit

karena minyak atsiri mengandung campuran senyawa dan sifatnya yang mudah

menguap pada suhu kamar. Setelah ditemukan kromatografi gas (GC), kendala

dalam analisis komponen minyak atsiri mulai dapat diatasi. Pada penggunaan GC,

efek penguapan dapat dihindari bahkan dihilangkan sama sekali. Perkembangan

teknologi instrumentasi yang pesat akhirnya dapat menghasilkan suatu alat yang

merupakan gabungan dua sistem dengan prinsip dasar yang berbeda satu sama

lain tetapi saling melengkapi, yaitu gabungan antara kromatografi gas dan

spektrometer massa. Kromatografi gas berfungsi sebagai alat pemisah berbagai

campuran komponen dalam sampel sedangkan spektrometer massa berfungsi

untuk mendeteksi masing-masing komponen yang telah dipisahkan pada

kromatografi gas (Agusta, 2000).

2.5.1 Kromatografi Gas

Kromatografi gas digunakan untuk memisahkan komponen campuran

kimia dalam suatu bahan, berdasarkan perbedaan polaritas campuran. Fase gerak

akan membawa campuran sampel menuju kolom. Campuran dalam fase gerak

akan berinteraksi dengan fase diam. Setiap komponen yang terdapat dalam

campuran berinteraksi dengan kecepatan yang berbeda dimana interaksi

komponen dengan fase diam dengan waktu yang paling cepat akan keluar pertama

dari kolom dan yang paling lambat akan keluar paling akhir (Eaton, 1989).

Universitas Sumatera Utara

Waktu yang menunjukkan berapa lama suatu senyawa tertahan di kolom

disebut dengan waktu tambat (waktu retensi) yang diukur mulai saat penyuntikan

sampai saat elusi terjadi (Gritter, dkk., 1991).

Bagian utama dari kromatografi gas adalah gas pembawa, sistem injeksi,

kolom, fase diam, suhu dan detektor.

2.5.1.1 Gas Pembawa

Gas pembawa merupakan fase gerak dalam kromatografi gas, harus

memenuhi persyaratan antara lain inert, murni, dan mudah diperoleh. Pemilihan

gas pembawa tergantung pada detektor yang dipakai. Keuntunganya adalah

karena semua gas ini harus tidak reaktif, dapat dibeli dalam keadaan murni dan

kering yang dapat dikemas dalam tangki bertekanan tinggi. Gas pembawa yang

sering dipakai adalah helium (He), Argon (Ar), Nitrogen (N), Hidrogen (H),

karbon dioksida (Agusta, 2000).

2.5.1.2 Sistem Injeksi

Cuplikan dimasukkan kedalam ruang suntik melalui gerbang suntik,

biasanya berupa lubang yang ditutupi dengan septum atau pemisah karet. Ruang

suntik harus dipanaskan tersendiri, terpisah dari kolom, dan biasanya pada suhu

10-15oC lebih tinggi dari suhu maksimum. Jadi cuplikan diuapkan segera setelah

disuntikkan dan dibawa ke kolom (Gritter, dkk.,1991).

2.5.1.3 Kolom

Ada dua macam kolom, yaitu kolom kemas dan kolom kapiler. Kolom

kemas adalah pipa yang terbuat dari logam, kaca atau plastik yang berisi

penyangga padat yang inert. Fase diam, baik berwujud padat maupun cair diserap

atau terikat secara kimia pada permukaan penyangga padat tersebut.

Universitas Sumatera Utara

Kolom kapiler banyak digunakan untuk menganalisis komponen minyak

atsiri. Hal ini disebabkan oleh kelebihan kolom tersebut yang memberikan hasil

analisis dengan daya pisah tinggi dan sekaligus memiliki sensitivitas yang tinggi.

Bahan kolom biasanya dari gelas baja tahan karat atau silika. Fase cair berupa

lapisan film dilapiskan pada dinding kolom bagian dalam. Secara umum

keuntungan penggunaan kolom kapiler adalah jumlah sampel yang dibutuhkan

sedikit dan pemisahan lebih sempurna (Agusta, 2000).

2.5.1.4 Fase Diam

Fase diam dibedakan berdasarkan kepolarannya, yaitu non polar, semi

polar, dan polar. Berdasarkan sifat minyak atsiri yang non polar sampai sedikit

polar, maka untuk keperluan analisis sebaiknya digunakan kolom fase diam yang

bersifat non polar, misalnya SE-52 dan SE-54 (Agusta, 2000).

2.5.1.5 Suhu

Tekanan uap sangat tergantung pada suhu, maka suhu merupakan faktor

utama dalam kromatografi gas. Pada GC-MS terdapat tiga pengendali suhu yang

berbeda yaitu: suhu injektor, suhu kolom, dan suhu detektor.

a. Suhu Injektor

Suhu pada injektor harus cukup panas untuk menguapkan cuplikan

sedemikian cepat (Mc Nair and Bonelli, 1988).

b. Suhu Kolom

Pemisahan dapat dilakukan pada suhu tetap (isotermal), atau pada suhu

yang berubah secara terkendali (suhu diprogram). Kromatografi gas suhu

isotermal paling baik digunakan pada analisis rutin atau jika kita mengetahui agak

banyak mengenai yang akan dipisahkan. Pada kromatografi gas suhu diprogram,

Universitas Sumatera Utara

suhu dinaikkan mulai dari suhu tertentu sampai suhu tertentu yang lain dengan

laju diketahui dan terkendali dalam waktu tertentu (Gritter, dkk.,1991).

c. Suhu Detektor

Suhu detektor harus cukup panas sehingga cuplikan dan atau fase diam

tidak mengembun (Mc Nair and Bonelli, 1988).

2.5.1.6 Detektor

Menurut Mc Nair and Bonelli, (1988) ada dua detektor yang populer yaitu

Detektor Hantar Termal (DHT) dan Detektor Pengion Nyala (DPN).

2.5.2 Spektrometri massa

Spektrometer massa menembaki cuplikan dengan berkas elektron atau

dengan molekul dan secara kuantitatif mencatat hasilnya sebagai suatu spektrum

fragmen-fragmen ion positif. Catatan ini disebut spektrum massa.

Molekul senyawa organik pada spektrometer massa, ditembak dengan

berkas elektron dan menghasilkan ion bermuatan positip yang mempunyai energi

yang tingggi karena lepasnya elektron dari molekul yang dapat pecah menjadi ion

yang lebih kecil. Spektrum massa merupakan gambaran antara limpahan relatif

lawan perbandingan massa/muatan.

Spektrometer massa terdiri dari sistem pemasukan cuplikan, ruang pengion dan

percepatan, tabung analisis, pengumpul ion dan penguat, dan pencatat

( Sastrohamidjojo, 1985).

2.5.2.1 Sistem Pemasukan Cuplikan

Bagian ini terdiri dari suatu alat untuk memasukkan cuplikan, sebuah

makromanometer untuk mengetahui jumlah cuplikan yang dimasukkan, sebuah

alat pembocor molekul untuk mengatur cuplikan kedalam kamar pengion, dan

Universitas Sumatera Utara

sebuah sistem. Cuplikan berupa cairan dimasukkan dengan menginjeksikanya

melalui karet silikon kemudian dipanaskan untuk menguapkan cuplikan kedalam

sistem masukan. Cara pemasukan cuplikan langsung kekamar pengionan

dilakukan terhadap senyawa yang sukar menguap dan tidak stabil terhadap panas

(Silverstein, Bassler & Morril, 1986).

2.5.2.2 Ruang Pengion dan Percepatan

Arus uap dari pembocor molekul masuk ke dalam kamar pengion

ditembak pada kedudukan tegak lurus oleh seberkas elektron dipancarkan dari

filament panas. Satu dari proses yang disebabkan oleh tekanan tersebut adalah

ionisasi molekul yang berupa uap dengan kehilangan satu elektron dan terbentuk

ion molekul bermuatan positif, karena molekul senyawa organik mempunyai

elektron berjumlah genap maka proses pelepasan satu elektron menghasilkan ion

radikal.

2.5.2.3 Tabung Analisis

Tabung yang digunakan adalah tabung yang dihampakan, berbentuk

lengkung tempat melayangnya berkas ion dari sumber ion ke pengumpul.

2.5.2.4 Pengumpul Ion dan Penguat

Pengumpul terdiri dari satu celah atau lebih serta silinder Faraday. Berkas

ion membentur tegak lurus pada plat pengumpul dan isyarat yang timbul diperkuat

dengan pelipat ganda elektron (Silverstein, Bassler & Morril, 1986).

2.5.2.5 Pencatat

Spektrum massa biasanya dibuat dari massa rendah ke massa tinggi.

Pencatat yang banyak digunakan mempunyai 3-6 galvanometer yang mencatat

secara bersama-sama.tiga tahap utama, yaitu (a) pengubahan cuplikan menjadi

Universitas Sumatera Utara

bentuk uap; (b) pengubahan bentuk uap menjadi bentuk ion; (c) ion yang

terbentuk dipisahkan sesuai dengan perbandingan massa permuatan kemudian

dideteksi dan dicatat melalui pencatat. Pada spektrometer massa terjadi proses

dengan Galvanometer menyimpang jika ada ion yang menabrak lempeng

pengumpul, berkas sinar ultraviolet dapat menimbulkan berbagai puncak pada

kertas pencatat yang peka terhadap sinar ultraviolet.

Keuntungan utama spektrometri massa sebagai metode analisis yaitu

metode ini lebih sensitif dan spesifik untuk identifikasi senyawa yang tidak

diketahui atau untuk menetapkan keberadaan senyawa tertentu. Hal ini disebabkan

adanya pola fragmentasi yang khas sehingga dapat memberikan informasi

mengenai bobot molekul dan rumus molekul. Puncak ion molekul penting

dikenali karena memberikan bobot molekul senyawa yang diperiksa

(Silverstein, Bassler & Morril, 1986).

Universitas Sumatera Utara