Buku Ajar: Teknologi Bahan Alam - ULM

1 Buku Ajar: Teknologi Bahan Alam i Buku Ajar: Teknologi Bahan Alam ii BUKU AJAR Teknologi Bahan ALAM Agung Nugroho Diterbitkan oleh: Lambung Mangkurat University Press, 2017 Perpustakaan Pusat Universitas Lambung Mangkurat Jl. H. Hasan Basry, Kayu Tangi, Banjarmasin 70123 Telp/Faks. 0511-3305195 Hak cipta dilindungi oleh Undang-Undang. Dilarang Memperbanyak buku ini sebagian atau seluruhnya, dalam bentuk dan cara apa pun, baik secara mekanik maupun elektronik, termasuk fotokopi, rekaman, dan lain-lain tanpa izin tertulis dari penerbit. xiv-155 h 18,2 x 25 cm Cetakan pertama, Februari 2017 Lay out : Agung Nugroho ISBN 978-602-6483-12-6 9786026483126 Buku Ajar: Teknologi Bahan Alam iii PRAKATA Buku Ajar Teknologi Bahan Alam ini disusun sebagai Bahan pengajaran pada mata kuliah Teknologi Minyak Atsiri, Rempah, dan Fitofarmaka bagi mahasiswa Teknologi Industri Pertanian. Buku ini juga dapat dijadikan sebagai Bahan bantu bagi mahasiswa Farmasi dan Kimia untuk memahami tentang kimia Bahan alam, Teknologi sediaan Bahan alam, dan farmakognosi.

2 Bahan alam sendiri dapat didefinisikan sebagai substansi kimia golongan metabolit sekunder yang dapat berupa senyawa tunggal maupun campuran beberapa senyawa dalam bentuk ekstrak atau sediaan kering, yang berasal dari bagian tertentu atau keseluruhan tubuh suatu agen hayati (tumbuhan, mikroorganisme, ataupun hewan) yang dimanfaatkan karena efek farmakologisnya. Bahan alam memiliki potensi yang luar biasa untuk dikembangkan menjadi produk yang bernilai tinggi baik sebagai produk farmasetik, nutrasetik, makanan fungsional, maupun kosmetik. Pengelolaan Bahan alam melalui kegiatan industri membutuhkan landasan pengetahuan yang kuat mengenai karakteristik Bahan yang menjadi material utamanya. Untuk itu buku ini disusun guna membekali mahasiswa dengan pengetahuan mengenai karakteristik Bahan alam beserta Teknologi ekstraksi dan proses lanjutannya. Buku ini terdiri dari delapan bab yang dimulai dari pengetahuan tentang Bahan alam dan metabolit sekunder, pengetahuan mengenai kelompok-kelompok metabolit sekunder, pengetahuan tentang ragam produk dan pemanfaatan Bahan alam, dilanjutkan dengan teknik seleksi dan penyiapan Bahan , teknik ekstraksi, teknik fraksinasi dan isolasi, kemudian secara Buku Ajar: Teknologi Bahan Alam iv lebih khusus disampaikan mengenai teknik-teknik ekstraksi minyak atsiri beserta pengelompokkan dan sifat-sifatnya.

3 Dengan memahami delapan bab tersebut, diharapkan mahasiswa memiliki landasan yang cukup tentang pengetahuan Bahan alam beserta cara penanganannya dalam rangka mengembangkan potensi Bahan alam Indonesia menjadi produk-produk yang bernilai tinggi yang bermanfaat baik secara fungsional maupun ekonomi bagi masyarakat luas. Terima kasih kepada semua pihak yang telah berperan dalam mewujudkan buku ini, baik secara langsung maupun tidak langsung. Semoga buku ini bermanfaat dan berkontribusi bagi perkembangan dan kemajuan dalam pengelolaan Bahan alam di Indonesia. Banjarbaru, Januari 2017. Penulis Buku Ajar: Teknologi Bahan Alam v DAFTAR ISI PRAKATA iii DAFTAR TABEL ix DAFTAR GAMBAR x 1. Bahan ALAM DAN METABOLIT SEKUNDER 1 Deskripsi Singkat 1 Relevansi 2 Kompetensi 2 Pengantar 3 Pengertian Bahan Alam (Natural Products) 3 Metabolit Sekunder dan Fitokimia 6 Agroindustri Bahan Alam 8 Rangkuman 10 Latihan 11 Bacaan Lanjutan yang Dianjurkan 11 2.

4 KELOMPOK SENYAWA METABOLIT SEKUNDER 13 Deskripsi Singkat 13 Relevansi 13 Kompetensi 14 Pengantar 14 Terpenoid 14 Monoterpene 16 Sesquiterpene 17 Diterpene 18 Triterpene 19 Tetraterpene 20 Saponin 21 Alkaloid 22 Fenolik 24 Flavonoid 25 Non-flavonoid 32 Rangkuman 38 Latihan 38 Bacaan Lanjutan yang Dianjurkan 39 3. RAGAM PRODUK Bahan ALAM 40 Buku Ajar: Teknologi Bahan Alam vi Deskripsi Singkat 40 Relevansi 40 Kompetensi 41 Pengantar 41 Minyak Atsiri (Essential Oils) 41 Pengertian dan Karakteristik Minyak Atsiri 41 Sumber Minyak Atsiri 42 Pemanfaatan Minyak Atsiri 44 Produk Farmasetik (Pharmaceuticals) 45 Produk Kosmetik (Cosmetics) 48 Produk Nutrasetik (Nutraceuticals) 50 Produk Herbal di Indonesia 51 Jamu 52 Obat Herbal Terstandar (OHT) 53 Obat Fitofarmaka 54 Rangkuman 55 Latihan 57 Bahan Bacaan yang Dianjurkan 57 4. PEMILIHAN DAN PENYIAPAN Bahan 58 Deskripsi Singkat 58 Relevansi 59 Kompetensi 59 Pengantar 59 Pemilihan Bahan 60 Seleksi 60 Identifikasi 61 Penyiapan Bahan 61 Pemanenan (Koleksi) Bahan 61 Pengeringan 63 Pengecilan Ukuran 66 Rangkuman 67 Latihan 68 Bahan Bacaan yang Dianjurkan 69 5.

5 TEKNIK EKSTRAKSI Bahan ALAM 70 Deskripsi Singkat 70 Relevansi 71 Kompetensi 71 Pengantar 72 Prinsip Ekstraksi 72 Maserasi 74 Perkolasi 76 Buku Ajar: Teknologi Bahan Alam vii Ekstraksi dengan Reflux 78 Ekstraksi dengan Soxhlet 79 Ekstraksi dengan Ultrasonikasi 81 Ekstraksi dengan Pelarut Bertekanan (Pressurized Solvent Extraction) 83 Menentukan Teknik Ekstraksi dan Pelarut yang Tepat 86 Rangkuman 87 Latihan 88 Bahan Bacaan yang Dianjurkan 89 6. TEKNIK FRAKSINASI DAN ISOLASI Bahan ALAM 90 Deskripsi Singkat 90 Relevansi 90 Kompetensi 91 Pengantar 91 Fraksinasi Ekstrak Bahan Alam 92 Fraksinasi dengan liquid-iquid extraction. 93 Fraksinasi dengan kolom kromatografi 95 Isolasi Senyawa Metabolit Sekunder 96 Prinsip Kromatografi 100 Tipe Kromatografi 103 Kromatografi Kolom 105 Kromatografi Lapis Tipis 110 Rangkuman 115 Latihan 116 Bahan Bacaan yang Dianjurkan 116 7. TEKNIK EKSTRAKSI MINYAK ATSIRI 117 Deskripsi Singkat 117 Relevansi 118 Kompetensi 118 Pengantar 118 Ekstraksi dengan Destilasi 119 Destilasi dengan air (water destillation) 119 Destilasi dengan air dan uap (water and steam destillation) 121 Destilasi dengan uap (steam destillation) 123 Ekstraksi dengan Teknik Pengepresan 124 Ekstraksi dengan Pelarut Organik 125 Enfleurasi (Ekstraksi dengan lemak dingin) 126 Ekstraksi dengan metode maserasi (lemak panas) 129 Rangkuman 130 Latihan 131 Bahan Bacaan yang Dianjurkan 132 Buku Ajar: Teknologi Bahan Alam viii 8.

6 KELOMPOK DAN SIFAT FISIKOKIMIA MINYAK ATSIRI 133 Deskripsi Singkat 133 Relevansi 134 Kompetensi 134 Pengantar 134 Pengelompokkan Minyak Atsiri 135 Terpene 135 Ester 136 Aldehida 136 Ketone 137 Alkohol 137 Fenol 137 Sifat Fisik Minyak Atsiri 138 Aroma yang khas. 138 Berat Jenis 139 Indeks Bias 139 Putaran Optik 140 Kelarutan dalam Alkohol 141 Warna 142 Sifat Kimia Minyak Atsiri 143 Bilangan Asam 143 Bilangan Ester 143 Reaksi yang Mempengaruhi Sifat Kimia Minyak Atsiri 144 Reaksi Oksidasi 144 Reaksi Hidrolisis 144 Reaksi Resinifikasi 144 Proses yang Mempengaruhi Perubahan Sifat Fisik dan Kimia Minyak Atsiri 145 Penyimpanan Bahan 145 Proses Ekstraksi 145 Rangkuman 145 Latihan 146 Bahan Bacaan yang Dianjurkan 146 DAFTAR PUSTAKA 147 GLOSARIUM 149 INDEX 152 PROFIL PENULIS 155 Buku Ajar: Teknologi Bahan Alam ix DAFTAR TABEL Tabel Sejumlah senyawa aktif metabolit sekunder beserta sumber tanaman dan efek farmakologisnya 46 Tabel Contoh Bahan alam yang dimanfaatkan sebagai produk perawatan kulit.

7 49 Tabel Contoh Bahan alam yang dimanfaatkan sebagai produk perawatan rambut. 49 Tabel Sifat fisik dan kimia beberapa pelarut organik yang digunakan pada ekstraksi Bahan alam 87 Tabel Standar mutu fisik dan kimia minyak nilam berdasarkan SNI 06-2385-2006. 143 Buku Ajar: Teknologi Bahan Alam x DAFTAR GAMBAR Gambar Akar kuning dan bentuk ekstraknya. 5 Gambar Jalur biosintesis metabolit sekunder pada tumbuhan. 7 Gambar Pemanfaatan Bahan alam dalam industri. 9 Gambar Stuktur senyawa terpenoid myrcene yang tersusun atas dua sturktur isoprene. 15 Gambar Struktur kimia geranyl pyrophosphate. 16 Gambar Struktur kimia limonen. 17 Gambar Rimpang jaher dan struktur kimia zingiberene. 18 Gambar Retinol, sebuah contoh diterpen. 19 Gambar Ginseng dan ginsenoside. 20 Gambar Beta-karoten, sebuah tetraterpen yang penting. 21 Gambar Saponin dan busa saponin pada teh. 22 Gambar Kafein dalam biji kopi. 23 Gambar Struktur umum flavonoid. 25 Gambar Flavonol (kiri) dan flavone (kanan).

8 26 Gambar Quercetin (kiri) dan kaempferol (kanan). 27 Gambar Hyperoside, glukosida dari quercetin. 28 Gambar Flavone (kiri) dan isoflavone (kanan). 29 Gambar Struktur umum isoflavone serta hesperidin (isoflavone pada buah jeruk). 30 Gambar Struktur kimia catechin. 31 Gambar Struktur umum anthocyanidin (aglicone dari anthocyanin). 32 Gambar Tiga kemungkinan posisi hidroksil pada hydroxybenzoic acid. 33 Gambar Gallic acid (trihydroxybenzoic acid). 34 Gambar Hydroxycinnamic acid (kiri) dan cinnamic acid (kanan). 35 Buku Ajar: Teknologi Bahan Alam xi Gambar Caffeic acid (kanan) dan coumaric acid (kiri). 35 Gambar Salah satu contoh tanin (tannic acid). 37 Gambar Beberapa pemanfaatan minyak atsiri sebagai produk kesehatan. 44 Gambar Perbedaan produk farmasetik dan nutrasetik. 50 Gambar Logo jamu, obat herbal terstandar, dan fitofarmaka. 52 Gambar Logo jamu. 53 Gambar Logo obat herbal terstandar. 54 Gambar Logo obat fitofarmaka. 55 Gambar Pemanenan (koleksi) Bahan tanaman untuk ekstraksi.

9 62 Gambar Proses pengeringan Bahan alam dalam ruangan. 63 Gambar Pengeringan Bahan di dalam oven. 64 Gambar Pengeringan menggunakan sebuah freeze dryer. 65 Gambar Pengecilan ukuran dengan mortar. 66 Gambar Proses maserasi skala kecil. 74 Gambar Proses perkolasi menggunakan beberapa perkolator. 76 Gambar Ekstraksi skala kecil dengan reflux. 78 Gambar Esktraksi dengan soxhlet. 80 Gambar Contoh ekstraksi maserasi dengan bantuan alat ultrasonikasi (Power Sonic 420). 82 Gambar Mekanisme ekstraksi dengan bantuan ultrasonikasi. 83 Gambar Bagian-bagian alat ekstraksi dengan pelarut bertekanan. 84 Gambar Proses fraksinasi pada sebuah labu pemisah dan terbentuknya dua fase yang terpisah. 94 Gambar Proses evaporasi dengan rotary vacuum evaporator. 95 Gambar Contoh proses isolasi beberapa senyawa flavonoid dari ekstrak metanol daun pepaya (Carica papaya). 99 Gambar Struktur kimia dan nama senyawa flavonoid hasil isolasi dari ekstrak daun pepaya.

10 100 Gambar Prinsip kromatografi dalam pemisahan senyawa. 101 Gambar Contoh kromatografi kolom dengan tekanan medium (MPLC). 104 Gambar Proses packing kromatografi kolom. 106 Buku Ajar: Teknologi Bahan Alam xii Gambar Kolom kromatografi dengan sampel yang siap dielusi. 107 Gambar Koleksi fraksi dari hasil elusi kromatografi kolom. 109 Gambar Pengerjaan (spotting) TLC. 110 Gambar Contoh TLC diamati di bawah sinar UV. 111 Gambar Perbedaan prinsip normal phase dan reversed phase pada kromatografi lapis tipis. 112 Gambar Metode ekstraksi melalui destilasi dengan air. 120 Gambar Metode ekstraksi melalui destilasi dengan air dan uap. 121 Gambar Penyulingan minyak atsiri dengan teknik destilasi air dan uap. 122 Gambar Metode ekstraksi melalui destilasi dengan uap. 123 Gambar Metode ekstraksi melalui pengepresan. 124 Gambar Metode ekstraksi dengan pelarut organik. 125 Gambar Metode ekstraksi dengan enfleurasi. 128 Gambar Metode ekstraksi dengan maserasi lemak panas.