Percobaan ini bertujuan untuk mendapatkan kafein dari teh kering dan untuk menentukan kadar kafein dari daun teh. Kafein merupakan alkaloid yang mengandung nitrogen dan memiliki properti basa amina organik. Kafein dapat larut dalam pelarut organik seperti CaCO3 dan dalam air. Kafein juga dapat terikat oleh senyawa non polar seperti kloroform. Kloroform dapat memisahkan kafein dari zat lain di dalam teh. Pemisahan kafein dari teh dilakukan dengan cara ekstraksi. Ekstraksi adalah mengambil suatu zat terlarut dari dalam larutan air oleh suatu pelarut yang tak dapat campur dengan air sehingga dapat dipisahkan. Percobaan ini dilakukan dengan menggunakan metode ekstraksi bertahap (batch) dan prinsip hukum distribusi dimana zat yang di ekstraksi di larutkan dalam dua pelarut yang tidak saling larut sehingga zat yang terekstraksi akan mendistribusikan dirinya terhadap ke dua pelarut itu dan memiliki kecondongan tertentu untuk lebih terdistribusi kedalam pelarut yang memiliki kesamaan sifat seperti sama-sama polar dan sejenisnya. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kandungan kafein dari daun teh yang dianalisa tidak sesuai dengan kandungan kafein dalam teh yang seharusnya, pada percobaan ini didapat kadar kafein sebesar 1,06% saja yang semestinya kandungan kafeinnya hanya berkisar antara 2-5% saja.

Kata kunci: teh, ekstraksi, kafein, hukum distribusi.

PERCOBAAN 5EKTRAKSI KAFEIN DARI DAUN TEH

5.1 PENDAHULUAN

5.1.1 Tujuan Percobaan Tujuan dari percobaan ini adalah:1. Mendapatkan kafein dari daun teh dengan cara ektraksi menggunakan pelarut air dan kloroform.2. Menentukan kadar kafein dari daun teh.

5.1.2 Latar Belakang Ektraksi dapat dilakukan pada daun teh agar dapat menentukan kadar kafeinnya. Ekstraksi sendiri adalah pemisahan suatu zat dari campurannya dengan pembagian sebuah zat terlarut antara dua pelarut yang tidak dapat tercampur untuk mengambil zat terlarut tersebut dari satu pelarut ke pelarut yang lain. Dalam melakukan ekstraksi bisa dilakukan dengan tiga metode dasar pada ektraksi cair yaitu ekstraksi bertahap (batch), ekstraksi kontinyu, dan ekstraksi counter current. Dalam ekstraksi sering menggunakan hukum distribusi Nerst dalam analisisnya. Hukum Distribusi Nernst ini menyatakan bahwa solut akan mendistribusikan diri di antara dua pelarut yang tidak saling bercampur, sehingga setelah kesetimbangan distribusi tercapai, perbandingan konsentrasi solut di dalam kedua fasa pelarut pada suhu konstan akan merupakan suatu tetapan, yang disebut koefisien distribusi (KD), jika di dalam kedua fasa pelarut tidak terjadi reaksi-reaksi apapun. Aplikasi ektraksi dalam industri seperti ektraksi phenol dari larutan coal tar. Selain itu, ektraksi digunakan sebagai operasi komplementer. .

5.2 DASAR TEORIKafein merupakan jenis alkaloid yang secara alamiah terdapat dalam biji kopi, daun teh, daun mete, biji kola, biji coklat, dan beberapa minuman penyegar. Kafein memiliki berat molekul 194,19 gr/gmol dengan rumus kimia C8H10N8O2 dan pH 6,9 (larutan kafein 1% dalam air). Secara ilmiah, efek langsung dari kafein terhadap kesehatan sebetulnya tidak ada, tetapi yang ada adalah efek tak langsungnya seperti menstimulasi pernafasan dan jantung, serta memberikan efek samping berupa rasa gelisah (neuroses), tidak dapat tidur (insomnia), dan denyut jantung tak beraturan (tachycardia) (Hermanto, 2007).Banyak senyawa nitrogen dalam tumbuhan mengandung atom nitrogen basa dan karena itu dapat diekstrak dari dalam bahan tumbuhan itu dengan asam encer. Senyawa ini disebut alkaloid yang artinya mirip alkali. Setelah ektraksi, alkaloid bebas dapat diperoleh dengan pengolahan lanjutan dengan basa dalam air (Khopkar, 2010). Alkaloid adalah basa organik yang mengandung amina sekunder, tersier atau siklik. Diperkirakan ada 5500 alkaloid telah diketahui, dan alkaloid merupakan golongan senyawa metabolit sekunder terbesar dari tanaman, Tidak ada satupun definisi yang memuaskan tentang alkaloid, tetapi alkaloid umumnya mencakup senyawasenyawa bersifat basa yang mengandung satu atau lebih atom nitrogen, biasanya sebagai bagian dari sistem siklik. Secara kimia, alkaloid adalah golongan yang sangat heterogen berkisar dari senyawa-senyawa yang sederhana seperti coniiene sampai ke struktur pentasiklik strychnine. Banyak alkaloid adalah terpenoid di alam dan beberapa adalah steroid. Lainnya adalah senyawa-senyawa aromatik, contohnya colchicine (Utami, 2008).Ekstraksi adalah pemisahan suatu zat dari campurannya dengan pembagian sebuah zat terlarut antara dua pelarut yang tidak dapat tercampur untuk mengambil zat terlarut tersebut dari satu pelarut ke pelarut yang lain. Seringkali campuran bahan padat dan cair (misalnya bahan alami) tidak dapat atau sukar sekali dipisahkan dengan metode pemisahan mekanis atau termis yang telah dibicarakan. Misalnya saja, karena komponennya saling bercampur secara sangat erat, peka terhadap panas, beda sifat-sifat fisiknya terlalu kecil, atau tersedia dalam konsentrasi yang terlalu rendah (Suparni, 2009).Pada sistem heterogen, reaksi berlangsung antara dua fase atau lebih. Jadi pada sistem heterogen dapat dijumpai reaksi antara padat dan gas, atau antara padat dan cairan. Cara yang paling mudah untuk menyelesaikan persoalan pada sistem heterogen adalah menganggap komponen-komponen dalam reaksi bereaksi pada fase yang sama. Kesetimbangan heterogen ditandai dengan adanya beberapa fase. Antara lain fase kesetimbangan fisika dan kesetimbangan kimia. Kesetimbangan heterogen dapat dipelajari dengan 3 cara : a. Dengan mempelajari tetapan kesetimbangannya, cara ini digunakan untuk kesetimbangan kimia yang berisi gas.b. Dengan hukum distribusi Nersnt, untuk kesetimbangan suatu zat dalam 2 pelarut. c. Dengan hukum fase, untuk kesetimbangan yang umum. Hukum distribusi adalah suatu metode yang digunakan untuk menentukan aktivitas zat terlarut dalam satu pelarut jika aktivitas zat terlarut dalam pelarut lain diketahui, asalkan kedua pelarut tidak tercampur sempurna satu sama lain. Faktor-faktor yang mempengaruhi koefisien distribusi diantaranya: 1. Temperatur yang digunakan. Semakin tinggi suhu maka reaksi semakin cepat sehingga volume titrasi menjadi kecil, akibatnya berpengaruh terhadap nilai k. 2. Jenis pelarut. Apabila pelarut yang digunakan adalah zat yang mudah menguap maka akan sangat mempengaruhi volume titrasi, akibatnya berpengaruh pada perhitungan nilai k. 3. Jenis terlarut. Apabila zat akan dilarutkan adalah zat yang mudah menguap atau higroskopis, maka akan mempengaruhi normalitas (konsentrasi zat tersebut), akibatnya mempengaruhi harga k. 4. Konsentrasi. Makin besar konsentrasi zat terlarut makin besar pula harga k. Harga K berubah dengan naiknya konsentrasi dan temperatur. Harga k tergantung jenis pelarutnya dan zat terlarut. Menurut Walter Nersnt, hukum diatas hanya berlaku bila zat terlarut tidak mengalami disosiasi atau asosiasi, hukum di atas hanya berlaku untuk komponen yang sama. Hukum distribusi banyak dipakai dalam proses ekstraksi, analisis dan penentuan tetapan kesetimbangan. Hukum Distribusi Nernst ini menyatakan bahwa solut akan mendistribusikan diri di antara dua pelarut yang tidak saling bercampur, sehingga setelah kesetimbangan distribusi tercapai, perbandingan konsentrasi solut di dalam kedua fasa pelarut pada suhu konstan akan merupakan suatu tetapan, yang disebut koefisien distribusi (KD), jika di dalam kedua fasa pelarut tidak terjadi reaksi-reaksi apapun. Akan tetapi, jika solut di dalam kedua fasa pelarut mengalami reaksi-reaksi tertentu seperti assosiasi, dissosiasi, maka akan lebih berguna untuk merumuskan besaran yang menyangkut konsentrasi total komponen senyawa yang ada dalam tiap-tiap fasa, yang dinamakan angka banding distribusi (D). Teknik ekstraksi, tiga metode dasar pada ektraksi cair adalah : ekstraksi bertahap (batch), ekstraksi kontinyu, dan ekstraksi counter current. Ekstraksi bertahap merupakan cara yang paing sederhana. Caranya cukup dengan menambahkan pelarut pengektraksi yang tidak bercampur dengan pelarut semula kemudian dilakukan pengocokan sehingga terjadi kesetimbangan konsentrasi zat yang akan diekstraksi pada kedua lapisan. Setelah ini tercapai, lapisan didiamkan dan dipisahkan. Metode ini sering digunakan untuk pemisahan analitik. Kesempurnaan ektraksi akan tergantung pada banyaknya ektraksi yang dilakukan. Hasil yang baik diperoleh jika jumlah ektraksi yang dilakukan berulang kali dengan jumlah pelarut sedikit-sedikit. Ektraksi bertahap baik digunakan jika perbandingan distribusi besar. Alat yang biasa digunakan pada ekstraksi bertahap adalah corong pemisah (Day, 2002).Ekstraksi adalah proses penarikan suatu zat dengan pelarut. Ekstraksi menyangkut distribusi suatu zat terlarut (solut) diantara dua fasa cair yang tidak saling bercampur. Teknik ekstraksi sangat berguna untuk pemisahan secara cepat dan bersih, baik untuk zat organik atau anorganik, untuk analisis makro maupun mikro. Selain untuk kepentingan analisis kimia, ekstraksi juga banyak digunakan untuk pekerjaan preparatif dalam bidang kimia organik, biokimia, dan anorganik di laboratorium. Alat yang digunakan berupa corong pisah (paling sederhana), alat ekstraksi soxhlet, sampai yang paling rumit berupa alat counter current craig. Secara umum, ekstraksi adalah proses penarikan suatu zat terlarut dari larutannya di dalam air oleh suatu pelarut lain yang tidak bercampur dengan air. Tujuan ekstraksi ialah memisahkan suatu komponen dari campurannya dengan menggunakan pelarut. Proses ekstraksi dengan pelarut digunakan untuk memisahkan dan isolasi bahan-bahan dari campurannya yang terjadi di alam, untuk isolasi bahan-bahan yang tidak larut dari larutan dan menghilangkan pengotor yang larut dari campuran. Berdasarkan hal di atas, maka prinsip dasar ekstraksi ialah pemisahan suatu zat berdasarkan perbandingan distribusi zat yang terlarut dalam dua pelarut yang tidak saling melarutkan. Perbandingan distribusi ini disebut koefisien distribusi (K).Ekstraksi digolongkan menjadi dua macam ekstraksi yaitu:1). Ekstraksi jangka pendek atau disebut juga proses pengocokanHampir dalam semua reaksi organik, dalam proses pemurniannya selalui melalui proses ekstraksi (penarikan senyawa cair yang akan dimurnikan dari pelarut air oleh pelarut organik dengan cara mengocoknya dalam corong pisah). Pelarut organik yang biasa dipakai untuk melarutkan senyawa organik / ekstraksi ialah eter. Hal ini dikarenakan eter merupakan pelarut yang memiliki sifat inert, mudah melarutkan senyawa-senyawa organik, dan titik didihnya rendah sehingga mudah untuk dipisahkan kembali dengan cara destilasi sederhana. Cara ekstraksi ini biasa dipergunakan dalam : Pembuatan ester, untuk memisahkan ester dari pencampurnya. Pembuatan anilin, nitrobenzen, kloroform, dan preparat organik cair lainnya.Bahan yang akan dipisahkan dalam suatu campuran akan terdistribusi diantara pencampurnya dan pelarutnya membentuk dua fasa/lapisan. Dengan demikian ekstraksi jangka pendek merupakan proses pengocokan yang dilakukan dengan menggunakan corong pisah, setelah dikocok dengan kuat dengan mencampurkan pelarut yang lebih baik bila didiamkan larutan akan membentuk dua lapisan. Cara melakukan ekstraksi jangka pendek (pengocokan) menggunakan corong pisah:2). Ekstraksi jangka panjangEkstraksi jangka panjang biasa dilakukan untuk memisahkan bahan alam yang terdapat dalam tumbuh-tumbuhan atau hewan. Senyawa organik yang terdapat dalam bahan alam seperti kafein dari daun teh dapat diambil dengan cara ekstraksi jangka panjang dengan menggunakan suatu alat ekstraksi yang disebut alat soxhlet.(Nurul, 2011).

5.3 METODOLOGI

5.3.1 Alat dan Rangkaian AlatAlat yang digunakan dalam percobaan ini adalah : Gelas beker 100 ml Gelas arloji Bunsen Hot plate Pipet volume 25 ml Neraca analitik Kertas saring Asbes (kasa) Statif dan klem Separator Funnel

5.3.2 BahanBahan yang di gunakan dalam percobaan ini adalah : Daun teh kering CaCO3 Kloroform Akuades5.3.3. Prosedur Percobaan1. Menimbang daun teh kering 7,5 gram yang sudah di tumbuk kering2. Memasukkan daun teh kering ke dalam gelas beker.3. Menambahkan 75 ml air serta menambahkan 5 gr CaCO3 kemudian mendidihkannya.4. Menyaring larutan dengan kertas saring.5. Memisahkan filtrat dari padatannya lalu di panaskan sampai sisa filtrat 1/3 volume.6. Mendinginkan filtrat sampai suhu kamar dengan desikator.7. Memasukkan larutan dalam separator funnel dan menambahkan 15 ml kloroform dan mengocoknya.8. Memisahkan larutan bawah dan atas pada separator funnel dalam gelas beker.9. Menambahkan 5 ml kloroform pada larutan atas yang ada di separator funnel lalu mengocoknya.10. Memasukkan lapisan bawah pada gelas beker yang sama.11. Mengevaporasi sampai kering.12. Menutup gelas beker dengan kertas saring13. Menimbang crude kafein.

5.4 HASIL DAN PEMBAHASAN

5.4.1 HasilBerdasarkan percobaan ini didapat hasil: Dari 7,5 gram daun teh didapat berat Crude Kafein : 0,089 gram Crude kafein berbentuk seperti endapan berwarna putih kehijau-hijauan yang mengendap. Kadar kafein yang didapat dari perhitungan adalah 1,06%

5.4.2 PembahasanEkstraksi kafein dari daun teh bertujuan untuk mengetahui pengaruh air dan kloroform sebagai pelarut terhadap kafein dalam teh dan mengetahui kadar kafein dalam teh. Pada percobaan, penambahan CaCO3 agar membantu mendesak kafein dalam daun teh sehingga larut dalam air dan mengikat bahan-bahan yang terkandung dalam teh. Pemanasan bertujuan agar mempercepat reaksi pemisahan antara kafein dengan daun teh. Dalam proses pemanasan, CaCO3 membentuk endapan berwarna putih didasar gelas beker. Endapan berasal dari zat-zat lain selain kafein dalam teh yang diikat CaCO3. Pemanasan ini juga bertujuan menguraikan CaCO3 menjadi kapur tohor dan karbon dioksida. Penyaringan larutan bertujuan untuk memisahkan filtrat kafein dengan endapan. Filtrat kafein yang telah dipisahkan harus dipanaskan lagi agar menguapkan kandungan air dalam filtrat, sehingga konsentrasi kafein semakin pekat dan kandungan bahan-bahan lainnya hilang. Kafein tidak ikut menguap pada saat pemanasan karena titik didih kafein yang tinggi yaitu 326C. Pemanasan ini yang menyebabkan volume larutan tinggal volumenya. Sisa larutan inilah yang dimasukan dalam separator funnel. Menuang larutan ke dalam separator funnel saat larutan berada pada suhu kamar, karena jika terlalu dingin, larutan akan mengendap yang disebabkan oleh berat molekul kafein yang besar dan tekanannya juga besar.Penambahan kloroform dalam separator funnel bertujuan untuk mengikat kafein dari larutan agar kafein benar-benar terpisah dari zat-zat lain dalam larutan. Kafein terikat dengan kloroform karena kloroform adalah zat non polar yang dapat terikat oleh zat non polar yaitu kafein sendiri. Pada saat penambahan kloroform, menggunakan hukum distribusi Nersnt. Kloroform menjadi solute yang mendistribusikan diri diantara kafein dan zat pelarut teh. Pengocokan separator funnel yang berisi larutan dan kloroform agar kloroform dapat terdistribusi dengan cepat dan keduanya tercampur sempurna. Dibukanya kran pada saat pengocokan agar mengeluarkan gas didalamnya, karena jika tidak dikeluarkan dapat memberikan tekanan pada tutup separator funnel dan dapat menyebabkan tutup terbuka sendirinya.Larutan yang telah dikocok dalam separator funnel terbagi menjadi 3 lapisan. Lapisan atas berwarna cokelat tua yang mengandung zat sisa, lapisan tengah berwarna coklat muda adalah kafein yang masih bercampur dengan zat sisa sedangkan lapisan bawah yang berwarna bening adalah larutan kafein. Terbentuknya 3 lapisan ini disebakan massa jenis. Semakin kecil massa jenis maka akan berada di lapisan paling atas. Larutan kafein dikeluarkan ke dalam gelas beker agar kafein terpisah dari zat-zat lainnya. Larutan atas ditambah kloroform agar kafein yang masih tertinggal di nlarutan dapat terpisah secara sempurna. Sehingga, kafein terikat dengan kloroform dan dapat dikeluarkan ke gelas beker.Kafein yang telah dipisahkan, dievaporasi agar menguapkan kloroform yang masih terdapat pada kafein. Kloroform menguap saat evaporasi karena sifat kloroform yang mudah menguap. Evaporasi menyisakan crude kafein. Crude kafein yang didapat adalah 0,089 gram. Sehingga dari perhitungan kadar kafeinnya dalah 1,06%. Kadar ini lebih kecil dari kadar kafein dalam teh secara teoritis yaitu 2%-5%. Ini disebabkan teh yang digunakan bukan teh murni. Tetapi sudah tercampur dengan zat lain oleh produsen. Bisa juga disebabkan kafein tidak terlarut sempurna.

5.5 PENUTUP

5.5.1 Kesimpulan Kesimpulan dari percobaan ini adalah:1. Crude kafein yang didapat dari percobaan ini berbentuk endapan berwarna putih kehijau-hijauan. 2. Dari berat crude kafein sebesar 0,089 gram didapatkan persentase kadar kafein dalam daun teh sampel adalah 1,06%.

5.4.2. PembahasanDaun teh kering ditambahkan dengan CaCO3 dengan tujuan untuk membantu pendesakkan kafein dalam daun teh sehingga melarut dalam air atau dengan kata lain untuk mengikat bahan-bahan yang tekandung dalam teh. Mendidihkan larutan dimaksudkan untuk memisahkan kafein dan zat-zat lain dalam teh karena CaCO3 larut dalam keadaan panas. CaCO3 memiliki BM yang tinggi yaitu 100,07 gram/mol akan mengendap apabila dingin sehingga larutan perlu disaring dalam keadaan panas. Filtrat yang di dapat dari penyaringan dipanaskan hingga 1/3 volume awalnya agar kandungan yang lain dari teh tersebut hilang dan yang tersisa hanya kafein. Proses pemanasan ini sangat berperan dalam mendukung difusivitas yaitu masuknya pelarut air menembus bahan padat daun teh dan melarutkan kafein dari daun karena perbedaan konsentrasi yang besar antara pelarut dn bahan. Difusivitas ini memerlukan perbedaan temperatur dan tekanan yang signifikan yang dapat di peroleh melalui pendidihan larutan. Hasilnya adalah sari daun teh tersebut larut dengan warna larutan coklat tua dan ampas daun teh diatasnya, sedangkan CaCO3, menjdi endapan putih di dasar larutan sehingga tidak mengganggu larutan yang di inginkan.Pendingin pada larutan bertujuan agar pelarutan ekstrak daun teh dalam air benar-benar sempurna ( larut secara maksimal ). Jika menyaring saat larutan masih panas, mungkin saja proses pelarutan masih terjadi. Penggunaan kloroform sebagai pelarut ke dua adalah karena kloroform tidak bercampur dengan air dan mudah menguap sehingga pada akhir percobaan dapat terpisah dengan ekstrak kafein. Selain itu, kafein dan kloroform sama-sama bersifat non polar. Pada saat larutan berada di dalam corong pemisah ini terlihat bahwa air dan kloroform tidak dapat bercampur. Air berada di bagian atas, sedangkan kloroform yang kerapatannya lebih tinggi berada di bawah nya. Mulanya kafein hanya terkonsentrasi pada air. Namun setelah corong pemisah di kocok, kafein akan terdistribusi menempati kedua bagian pelarut dan mencapai kesetimbangan sebagian antara fasa bagian atas (dalam air) dan fasa yang lebih rendah (kloroform). Kafein merupakan zat organik yang dapat larut dalam pelarut organik kloroform dan memiliki gugus karbonil yang hidrofilik sehingga juga larut dalam air. Terbentuknya 2 lapisan pada larutan dimana lapisan bawah merupakan campuran kafein dan kloroform penambahan tersebut sebanyak 5 ml. Setelah menampung lapisan bawah pada gelas beker yang sama, maka di evaporasikan hingga kering dan di hasilkan crude berwarna hijau muda. Seharusnya crude kafein berwarna putih. Mungkin terjadi kesalahan dalam pencampuran sehingga warna crude menjadi hijau muda. Adapun guna pemanasan ini adalah untuk menguapkan zat tersebut yaitu kloroform yang dapat dilihat saat pengevaporasian keluar seperti uap dan bau yang menyengat. Dari perhitungan diketahui kadar kafein 12%, sedangkan pada literatur disebutkn bahwa kadar kafein dari teh hanya berkisar antara 2-4%. Kadar kafein yang diperoleh dari perhitungan mungkin belum benar-benar tepat karena daun teh yang digunakan adalah daun teh yang sudah di olah (bukan daun teh yang diambil dari pohon langsung). Mungkin juga hal ini dikarenakan daun teh yang digunakan tidak terlalu halus sehingga saat isolasi dengan CaCO3, CaCO3 sulit untuk mengikat kafein yang terperangkap dalam potongan daun teh sehingga larutan kurang sempurna.

5.1. Penutup5.5.1. Kesimpulan Kesimpulan yang di dapat dari percobaan ini adalah :1. Suatu cara mendapatkan kafein dari daun teh adalah dengan metode ekstraksi pelarut.2. Ekstraksi pelarut adalah mengambil suatu zat terlarut dari dalam larutan air oleh suatu pelarut yang tidak dapat bercampur dengan air, sehingga dapat dipisahkan. Dalam hal ini pelarut yang digunakan adalah kloroform.3. Berat kafein dari 7,5 daun teh adalah 0,9 gram.4. Presentase kadar kafein dalam daun teh sampel sebesar 12%.