Metode Ekstraksi Bahan Alam beserta Kelebihan dan Kekurangan Masing-masing Metode, dan Contoh Biopolimer Alam

Menurut Mc Cabe dalam Muhiedin (2008), ekstraksi dapat dibedakan menjadi dua cara berdasarkan wujud bahannya yaitu:1. Ekstraksi padat cair, digunakan untuk melarutkan zat yang dapat larut dari campurannya dengan zat padat yang tidak dapat larut.2. Ekstraksi cair-cair, digunakan untuk memisahkan dua zat cair yang saling bercampur, dengan menggunakan pelarut dapat melarutkan salah satu zat

Ekstraksi Padat-CairA. Cara dingin 1. Maserasi a) Pengertian MaserasiMaserasi istilah aslinya adalah macerare (bahasa Latin, artinya merendam). Maserasi adalah salah satu jenis metode ekstraksi dengan sistem tanpa pemanasan. Pada metode ini pelarut dan sampel tidak mengalami pemanasan sama sekali. Sehingga maserasi merupakan teknik ekstraksi yang dapat digunakan untuk senyawa yang tidak tahan panas ataupun tahan panas. Maserasi merupakan cara penyarian yang sederhana. Maserasi dilakukan dengan cara merendam serbuk simplisia dalam cairan penyari (Afifah,2012).b) Prinsip MaserasiPrinsip maserasi adalah pengikatan/pelarutan zat aktif berdasarkan sifat kelarutannya dalam suatu pelarut. Metode Maserasi umumnya menggunakan pelarut non air atau pelarut non-polar. Teorinya, ketika simplisia yang akan di maserasi direndam dalam pelarut yang dipilih, maka ketika direndam, cairan penyari akan menembus dinding sel dan masuk ke dalam sel yang penuh dengan zat aktif dan karena ada pertemuan antara zat aktif dan penyari itu terjadi proses pelarutan (zat aktifnya larut dalam penyari) sehingga penyari yang masuk ke dalam sel tersebut akhirnya akan mengandung zat aktif, katakan 100%, sementara penyari yang berada di luar sel belum terisi zat aktif (0 %) akibat adanya perbedaan konsentrasi zat aktif di dalam dan di luar sel ini akan muncul gaya difusi, larutan yang terpekat akan didesak menuju keluar berusaha mencapai keseimbangan konsentrasi antara zat aktif di dalam dan di luar sel. Proses keseimbangan ini akan berhenti, setelah terjadi keseimbangan konsentrasi (jenuh). Dalam kondisi ini, proses ekstraksi dinyatakan selesai, maka zat aktif di dalam dan di luar sel akan memiliki konsentrasi yang sama, yaitu masing-masing 50%.

c) Kelebihan dan Kekurangan Metode MaserasiKelebihan dari ekstraksi dengan metode maserasi adalah:a) Unit alat yang dipakai sederhana, hanya dibutuhkan bejana perendamb) Biaya operasionalnya relatif rendahc) Prosesnya relatif hemat penyari dan tanpa pemanasan

Kelemahan dari ekstraksi dengan metode maserasi adalah:a) Proses penyariannya tidak sempurna, karena zat aktif hanya mampu terekstraksi sebesar 50% sajab) Prosesnya lama, butuh waktu beberapa hari.

Maserasi dapat dilakukan modifikasi misalnya:1. DigestiDigesti adalah cara maserasi dengan menggunakan pemanasan lemah, yaitu pada suhu 4050C. Cara maserasi ini hanya dapat dilakukan untuk simplisia yang zat aktifnya tahan terhadap pemanasan. Dengan pemanasan diperoleh keuntungan antara lain:a) Kekentalan pelarut berkurang, yang dapat mengakibatkan berkurangnya lapisan-lapisan batas.b) Daya melarutkan cairan penyari akan meningkat, sehingga pemanasan tersebut mempunyai pengaruh yang sama dengan pengadukan.c) Koefisien difusi berbanding lurus dengan suhu absolute dan berbanding terbalik dengan kekentalan, sehingga kenaikan suhu akan berpengaruhpada kecepatan difusi. Umumnya kelarutan zat aktif akan meningkat bila suhu dinaikkan.d) Jika cairan penyari mudah menguap pada suhu yang digunakan, maka perlu dilengkapi dengan pendingin balik, sehingga cairan akan menguap kembali ke dalambejana.2. Maserasi dengan Mesin PengadukPenggunaan mesin pengaduk yang berputar terus-menerus, waktu proses maserasi dapat dipersingkat menjadi 6 sampai 24 jam.3. RemaserasiCairan penyari dibagi menjadi dua, Seluruh serbuk simplisia di maserasi dengan cairan penyari pertama, sesudah diendapkan, tuangkan dan diperas, ampas dimaserasi lagi dengan cairan penyari yang kedua.4. Maserasi MelingkarMaserasi dapat diperbaiki dengan mengusahakan agar cairan penyari selalu bergerak dan menyebar. Dengan cara ini penyari selalu mengalir kembali secara berkesinambungan melalui sebuk simplisia dan melarutkan zat aktifnya.5. Maserasi Melingkar BertingkatPada maserasi melingkar, penyarian tidak dapat dilaksanakan secara sempurna, karena pemindahan massa akan berhenti bila keseimbangan telah terjadi, masalah ini dapat diatasi dengan maserasi melingkar bertingkat (M.M.B), yang akan didapatkan :a) Serbuk simplisia mengalami proses penyarian beberapa kali, sesuai dengan bejana penampung. b) Serbuk simplisia sebelum dikeluarkan dari bejana penyari, dilakukan penyarian dengan cairan penyari baru. Dengan ini diharapkan agar memberikan hasil penyarian yang maksimal.c) Hasil penyarian sebelum diuapkan digunakan dulu untuk menyari serbuk simplisia yang baru, hingga memberikan sari dengan kepekatan yang maksimal.d) Penyarian yang dilakukan berulang-ulang akan mendapatkan hasil yang lebih baik daripada yang dilakukan sekali dengan jumlah pelarut yang sama.2. Perkolasi a) Pengertian PerkolasiMenurut Guenther dalam Irawan (2010), perkolasi adalah cara penyarian dengan mengalirkan penyari melalui bahan yang telah dibasahi. Perkolasi adalahmetoda ekstraksicara dingin yang menggunakan pelarut mengalir yang selalu baru. Perkolasi banyak digunakan untuk ekstraksi metabolit sekunder dari bahan alam, terutama untuk senyawa yang tidak tahan panas.b) Prinsip PerkolasiPrinsip perkolasi adalah sebagai berikut: Serbuk simplisia ditempatkan dalam suatu bejana silinder, yang bagian bawahnya diberi sekat berpori. Cairan penyari dialirkan dari atas ke bawah melalui serbuk tersebut, cairan penyari akan melarutkan zat aktif sel-sel yang dilalui sampai mencapai keadaan jenuh. Gerak ke bawah disebabkan oleh kekuatan gaya beratnya sendiri dan cairan di atasnya., dikurangi dengan daya kapiler yang cenderung untuk menahan. Kekuatan yang berperan pada perkolasi antara lain: gaya berat, kekentalan, daya larut, tegangan permukaan, difusi, osmosa, adesi, daya kapiler dan daya geseran (friksi).c) Alat PerkolasiAlat yang digunakan untuk perkolasi disebut percolator, cairan yang digunakan untuk menyari disebut cairan penyari atau menstrum, larutan zat aktif yang keluar dari percolator disebut sari atau perkolat, sedangkan sisa setelah dilakukanya penyarian disebuat ampas atau sisa perkolasi.Bentuk percolator ada 3 macam yaitu percolator berbentuk tabung, percolator berbentuk paruh, dan percolator berbentuk corong. Pemilihan percolator tergantung pada jenis serbuk simplisia yang akan di sari. Ukuran percolator yang digunakan harus dipilih sesuai dengan jumlah bahan yang disari. Jumlah bahan yang disari tidak lebih dari 2/3 tinggi percolator. Percolator dibuat dari gelas, baja tahan karat atau bahan lain yang tidak saling mempengaruhi dengan obat atau cairan penyari.Percolator dilengkapi dengan tutup dari karet atau bahan lain, yang berfungsi untuk mencegah penguapan. Pada beberapa percolator sering dilengkapi dengan botol yang berisi cairan penyari yang dihubungkan ke percolator melalui pipa yang dilengkapi dengan keran. Aliran percolator diatur oleh keran. Pada bagian bawah, pada leher percolator tepat di atas keran diberi kapas yang di atur di atas sarangan yang dibuat dari porselin atau di atas gabus bertoreh yang telah dibalut kertas tapis

Reperkolasi Reperkolasi dilakukan dengan cara : simplisia dibagi dalam beberapa percolator, hasil percolator pertama dipekatkan menjadi perkolat I dan sari selanjutnya disebut susulan II. Susulan II digunakan untuk menjadi perkolat II. Hasil perkolator II dipisahkan menjadi perkolat II dan sari selanjutnya disebut susulan III. Pekerjaan tersebut diulang sampai menjadi perkolat yang diinginkan. Perkolasi bertingkat Serbuk simplisia yang hampir tersari sempurna, sebelum dibuang, disari dengan penyari yang baru, diharapkan agar serbuk simplisia tersebut dapat tersari sempurna. Sebaliknya serbuk simplisia yang baru, disari dengan perkolat yang hampir jenuh dengan demikian akan diperoleh perkolat akhir yang jenuh. Perkolat dipisahkan dan dipekatkan.Kelebihan dan Kekurangan PerkolasiKelebihan dari metode perkolasi adalah:1. Tidak terjadi kejenuhan 2. Pengaliran meningkatkan difusi (dengan dialiri cairan penyari sehingga zat seperti terdorong untuk keluar dari sel)

Kekurangan dari metode perkolasi adalah1. Cairan penyari lebih banyak 2. Resiko cemaran mikroba untuk penyari air karena dilakukan secara terbuka .

B. Cara Panas 1. Refluks a) Pengertian RefluksRefluks adalah ekstraksi dengan pelarut pada temperatur titik didihnya, selama waktu tertentu dan jumlah pelarut terbatas yang relatif konstan dengan adanya pendingin balik. Refluks adalah teknik yang melibatkan kondensasi uap.b) Prinsip Metode RefluksPrinsip kerja pada metode refluks yaitu penarikan komponen kimia yang dilakukan dengan cara sampel dimasukkan ke dalam labu alas bulat bersama-sama dengan cairan penyari lalu dipanaskan, uap-uap cairan penyari terkondensasi pada kondensor bola menjadi molekul-molekul cairan penyari yang akan turun kembali menuju labu alas bulat, akan menyari kembali sampel yang berada pada labu alas bulat, demikian seterusnya berlangsung secara berkesinambungan sampai penyarian sempurna, penggantian pelarut dilakukan sebanyak 3 kali setiap 3-4 jam. Filtrat yang diperoleh dikumpulkan dan dipekatkan (Akhyar,2010).c) Kelebihan dan Kekurangan Metode RefuksKelebihan dari metode refluks adalah digunakan untuk mengekstraksi sampel-sampel yang mempunyai tekstur kasar, dan tahan pemanasan langsung.Kekurangan dari metode refluks adalah membutuhkan volume total pelarut yang besar.

2. Soxhletasi a) Pengertian SoxhletasiSoxhletasi adalah suatu metode pemisahan suatu komponen yang terdapat dalam sampel padat dengan cara penyarian berulangulang dengan pelarut yang sama, sehingga semua komponen yang diinginkan dalam sampel terisolasi dengan sempurna. Pelarut yang digunakan ada 2 jenis, yaitu heksana (C6H14) untuk sampel kering dan metanol (CH3OH) untuk sampel basah. Jadi, pelarut yang dugunakan tergantung dari sampel alam yang digunakan. Nama lain yang digunakan sebagai pengganti sokletasi adalah pengekstrakan berulangulang (continous extraction) dari sampel pelarut.

b) Prinsip Kerja SoxhletasiPenyaringan yang berulang ulang sehingga hasil yang didapat sempurna dan pelarut yang digunakan relatif sedikit. Bila penyaringan ini telah selesai, maka pelarutnya diuapkan kembali dan sisanya adalah zat yang tersari. Metode sokletasi menggunakan suatu pelarut yang mudah menguap dan dapat melarutkan senyawa organik yang terdapat pada bahan tersebut, tapi tidak melarutkan zat padat yang tidak diinginkan.c) Kelebihan dan Kekurangan SoxhletasiMetode soxhletasi memiliki kelebihan dan kekurangan pada proses ekstraksi. Kelebihan: a) Dapat digunakan untuk sampel dengan tekstur yang lunak dan tidak tahan terhadap pemanasan secara langsung. b) Digunakan pelarut yang lebih sedikit c) pemanasannya dapat diatur Kekurangan:a) Karena pelarut didaur ulang, ekstrak yang terkumpul pada wadah di sebelah bawah terus-menerus dipanaskan sehingga dapat menyebabkan reaksi peruraian oleh panas. b) Jumlah total senyawa-senyawa yang diekstraksi akan melampaui kelarutannya dalam pelarut tertentu sehingga dapat mengendap dalam wadah dan membutuhkan volume pelarut yang lebih banyak untuk melarutkannya. c) Bila dilakukan dalam skala besar, mungkin tidak cocok untuk menggunakan pelarut dengan titik didih yang terlalu tinggi.

Ekstraksi Cair-Cair1. Pengertian ekstraksi pelarut (Ekstraksi Cair-Cair)Ekstraksi caircair merupakan suatu teknik dalam mana suatu larutan (biasanya dalam air) dibuat bersentuhan dengan suatu pelarut kedua (biasanya organik), yang pada hakikatnya tak tercampurkan, dan menimbulkan perpindahan satu atau lebih zat terlarut (solute ) ke dalam pelarut yang kedua itu (Vogel,1994). Pada ekstraksi cair-cair terjadi proses pemisahan suatu komponen dari fase cair ke fase cair lainnya, dimana larutan berair biasanya dibuat untuk kontak dengan larutan organik , sehingga terjadi perpindahan massa dari pelarut yang satu ke yang lain.

2. Mekanisme Ekstraksi Cair CairEkstraksi dapat dilakukan secara kontinyu atau bertahap, ekstraksi bertahap cukup dilakukan dengan corong pisah. Campuran dua pelarut dimasukkan dengan corong pemisah, lapisan dengan berat jenis yang lebih ringan berada pada lapisan atas. Dengan jalan pengocokan proses ekstraksi berlangsung, mengingat bahwa proses ekstraksi merupakan proses kesetimbangan maka pemisahan salah satu lapisan pelarut dapat dilakukan setelah kedua jenis pelarut dalam keadaan diam. Lapisan yang ada dibagian bawah dikeluarkan dari corong dengan jalan membuka kran corong dan dijaga agar jangan sampai lapisan atas ikut mengalir keluar.

3. Kelebihan dan kelemahan ekstraksi cair-cair

Kelebihan dari ekstraksi ini antara lain: Metoda yang digunakan sederhana Waktu ekstraksi singkat Volume solvent yang diperlukan sedikit Kemampuan memisahkan senyawa cukup tinggiKelemahan : Selektivitas terbatas Pilihan pelarut pemartisinya terbatas Volume pelarut yang dibutuhkan besar(Watson, 2010).

Contoh Biopolimer Alami

Polimer ialah makromolekul yang terbentuk dari perulangan satuan-satuan sederhana monomernya (Hartomo, 1996). Menurut sumber/asalnya, polimer dibagi menjadi polimer alam (biopolimer) dan polimer sintetis.

Beberapa contoh polimer alam :

A. KarbohidratKarbohidrat yaitu senyawa organik terdiri dari unsur karbon, hidrogen, dan oksigen. Terdiri atas unsur C, H, dan O. Rumus umum karbohidrat yaitu Cn(H2O)m. Fungsi karbohidrat selain sebagai sumber energi, karbohidrat juga berfungsi sebagai cadangan makanan, pemberi rasa manis pada makanan, membantu pengeluaran feses dengan cara mengatur peristaltik usus, penghemat protein karena bila karbohidrat makanan terpenuhi, protein terutama akan digunakan sebagai zat pembangun. Karbohidrat juga berfungsi sebagai pengatur metabolisme lemak karena karbohidrat mampu mencegah oksidasi lemak yang tidak sempurna.

Struktur karbohidrat :

Klasifikasi Karbohidrat: 1. Monosakarida : terdiri atas 3-6 atom C dan zat ini tidak dapat lagi dihidrolisis oleh larutan asam dalam air menjadi karbohidrat yang lebih sederhana. Macam-macam monosakarida : dengan ciri utamanya memiliki jumlah atom C berbeda-beda : triosa (C3), tetrosa (C4), pentosa (C5), heksosa (C6), heptosa (C7).

2. Disakarida : senyawanya terbentuk dari 2 molekul monosakarida yg sejenis atau tidak. Disakarida dapat dihidrolisis oleh larutan asam dalam air sehingga terurai menjadi 2 molekul monosakarida. Hidrolisis terdiri dari 2 monosakarida, contoh : sukrosa : glukosa + fruktosa.

3. Oligosakarida : senyawa yang terdiri dari gabungan molekul2 monosakarida yang banyak gabungan dari 3 6 monosakarida,misalnya maltotriosa.

4. Polisakarida : senyawa yang terdiri dari gabungan molekul- molekul monosakarida yang banyak jumlahnya, senyawa ini bisa dihidrolisis menjadi banyak molekul monosakarida. Polisakarida merupakan jenis karbohidrat yang terdiri dari lebih 6 monosakarida dengan rantai lurus/cabang. Contoh polisakarida : amilum, glikogen, inulin, dekstrin, selulosa, khitin, glikosaminoglikan, dan glikoprotein.

B. ProteinProtein adalah molekul makro yang mempunyai berat molekul antara lima ribu hingga beberapa juta. Protein terdiri atas rantai-rantai asam amino, yang terikat satu sama lain dalam ikatan peptida. Asam amino yang terdiri atas unsur-unsur karbon, hidrogen, oksigen dan nitrogen, beberapa asam amino disamping itu mengandung unsur-unsur fosfor, besi, iodium, dan cobalt. Unsur nitrogen adalah unsur utama protein. Unsur nitrogen merupakan 16% dari berat protein (Almatsier. S, 1989).

Rumus umum untuk asam amino ialah (Sudarmadji. S, 1989) :

Protein ada yang larut dalam air, ada pula yang tidak larut dalam air, tetapi semua protein tidak larut dalam pelarut lemak seperti etil eter. Daya larut protein akan berkurang jika ditambahkan garam, akibatnya protein akan terpisah sebagai endapan. Adanya gugus amino dan karboksil bebas pada ujung-ujung rantai molekul protein, menyebabkan protein mempunyai banyak muatan dan bersifat amfoter (dapat bereaksi dengan asam maupun basa). Dalam larutan asam (pH rendah), gugus amino bereaksi dengan H+, sehingga protein bermuatan positif. Bila pada kondisi ini dilakukan elektrolisis, molekul protein akan bergerak kearah katoda. Dan sebaliknya, dalam larutan basa (pH tinggi) molekul protein akan bereaksi sebagai asam atau bermuatan negatif, sehingga molekul protein akan bergerak menuju anoda (Winarno. F.G, 1992).

C. Karet Alam Karet adalah polimer hidrokarbon yang terbentuk dari emulsi kesusuan (dikenal sebagai latex) yang diperoleh dari getah beberapa jenis tumbuhan karet tetapi dapat juga diproduksi secara sintetis. Sumber utama dari latex yang di gunakan untuk menciptakan karet adalah pohon karet Hevea brasiliensis (Euphorbiaceae). Ini dapat dilakukan dengan cara melukai kulit pohon sehingga pohon akan memberikan respon yang menghasilkan lebih banyak latex.

Karet alam merupakan senyawa hidrokarbon yang mengandung atom karbon (C) dan atom hidrogen (H) dan merupakan senyawa polimer dengan isoprena sebagai monomernya. Rumus empiris karet alam adalah (C5 H8)n, dengan n menunjukkan banyaknya monomer dalam rantai polimer, yang berat molekul rata-ratanya tersebar antara 10.000 400.000.

Sifat-sifat mekanik yang baik dari karet alam menyebabkannya dapat digunakan untuk berbagai keperluan umum seperti sol sepatu dan telapak ban kendaraan. Pada suhu kamar, karet tidak berbentuk kristal padat dan juga tidak berbentuk cairan. Sifat karet yaitu lembut, fleksibel dan elastis.

D. AsbesAsbestos adalah bentuk serat mineral silika termasuk dalam kelompok serpentine dan amphibole dari mineral-mineral pembentuk batuan, termasuk actinolite, amosite (asbes coklat, cummingtonite, grunnerite), anthophyllite, chrysotile (asbes putih), crocidolite (asbes biru), tremolite, atau campuran yang sekurang-kurangnya mengandung salah satu dari mineral-mineral tersebut. Asbes dapat diperoleh dengan berbagai metode penambangan bawah tanah, namun yang paling umum adalah melalui penambangan terbuka (open-pit mining).

Karena sifatnya yang tahan panas, kedap suara dan kedap air, asbes sering juga digunakan pada isolating pipa pemanas dan juga untuk panel akustik. Asbes termasuk dalam kategori bahan yang sangat berbahaya, karena asbes terdiri dari serat-serat yang berukuran sangat kecil, menguap di udara dan tidak larut dalam air, jika terhirup oleh paru-paru akan menetap dan dapat menyebabkan berbagai macam penyakit. Asbes dapat membahayakan tubuh jika ada bagian asbes yang rusak, sehingga serat-seratnya bisa lepas (Abraham, 1992).

DAFTAR PUSTAKA

Afifah B.S.,et al. 2012, Acute Toxicity Study of Ethanol Extract of Phyllanthus acidus (L.) Skeels Leaves In Experimental Animal, 2nd International Seminar on Natural Product Medicines, 22-23

Akhyar. 2010. Uji Daya Hambat dan Analisis Klt Bioautografi Ekstrak Akar dan Buah Bakau (rhizophora stylosa griff.) terhadap vibrio harveyi. Makassar: Program Studi Farmasi Fakultas Farmasi Universitas Hasanuddin

Almatsier, S. 1989. Prinsip Dasar Ilmu Gizi. Jakarta : Penerbit Gramedia.

Irawan, B. 2010. Peningkatan Mutu Minyak Nilam dengan Ekstraksi dan Destilasi pada berbagai komposisi pelarut. Semarang : Universitas Diponegoro

Muhiedin, Fuad. 2008. Efisiensi EkstraksiOleoresin Lada Hitam Dengan Metode Ekstraksi Multi Tahap. Malang : Universitas Brawijaya

Sudarmadji, S. 1989. Analisa Bahan Makanan dan Pertanian. Yogyakarta : Liberti

Vogel. (1994). Kimia Analisis Kuantitatif Anorganik. Alih Bahasa P. Hadyana. A dan Setiono. L. Jakarta: Buku Kedokteran EGC. Hal: 259 - 439.

Watson, David. 2010. Analisis Farmasi. Jakarta: EGC

Winarno, F.G. 2004. Kimia Pangan dan Gizi. Jakarta : PT Gramedia Pustaka Utama