Hesti Sulistiorini

Dini Fitriyani

Ambar Listyorini

Auliyani Rosdiana K

Nasyidah Hanum

Ervina Octaviani

Fairuza Ajeng

Ratih Dara S.

Ekstraksi adalah penyarian zat-zat berkhasiat atau zat-zat

aktif dari bagian tanaman obat, atau sumber lainnya.1.

Untuk menarik komponen kimia yang terdapat pada bahan

alam2.

Perpindahan massa komponen zat ke dalam pelarut, dimana

perpindahan mulai terjadi pada lapisan antar muka, kemudian

berdifusi masuk ke dalam pelarut. Ini merupakan langkah yang

terpenting dalam analisa kualitatif dan kuantitatif dari produk

herbal.

3.

Soxhlet merupakan salah satu metode ekstraksi yang sering

digunakan. Memiliki kekurangan,yaitu memerlukan waktu yang

panjang,sehingga memerlukan energi panas yang berlebih.Oleh

karena itu, diperlukan teknik ekstraksi baru yang memiliki waktu

ekstraksi yang diperpendek. Contohnya: Microwave Assisted

Extraction (MAE), Supercritical Fluid Extraction (SCFE), dan

Pressurized Solvent Extraction (PSE).

4.

Daerah gelombang mikro pada spektrum elektromagnetik terletak

di antara radiasi infra merah dan frekuensi radio dengan panjang

gelombang 1 cm – 1 m dan frekuensi 30 GHz – 300 MHz.

Pada oven microwave komersial biasanya digunakan frekuensi

2450 MHz dengan panjang gelombang 12 cm.

Meskipun pada oven microwave terdapat lubang-lubang

berdiameter kecil di sisinya, gelombang mikro tersebut tidak akan

mampu melewatinya, selama diameter lubang tersebut masih jauh

dibawah panjang gelombangnya.

Oleh sebab itu, kemungkinan lolosnya energi ke lingkungan

menjadi sangat kecil.

Gelombang mikro dihasilkan dari dua medan kumparan

tegak lurus, yaitu medan listrik dan medan magnet.

Pada proses pemanasan konvesional, tergantung pada

fenomena konveksi dan konduksi, biasanya sebagian besar

panas hilang ke lingkungan.

Pada MAE, proses terjadi dengan target dan cara yang

spesifik, sehingga tidak ada panas yang hilang ke

lingkungan,karena proses pemanasan berlangsung dalam

sistem yang tertutup. Mekanisme pemanasan yang unik

dapat dengan signifikan mengurangi waktu yang

dibutuhkan untuk proses ekstraksi (biasanya kurang dari 30

menit).

1.

2.

Konduksi : proses pemanasan terjadi melalui gradient panas.

Gelombang mikro (microwave) : melalui interaksi langsung

antara material dengan gelombang mikro. Hal tersebut

menyebabkan transfer energi berlangsung lebih cepat dan

berpotensi meningkatkan kualitas produk.

3.

Sehingga energi gelombang mikro menjadi alternatif

untuk menggantikan proses pemanasan konvensional4.

Microwave Assisted Extraction (MAE) merupakan teknik untuk

mengekstraksi bahan-bahan terlarut di dalam bahan tanaman

dengan bantuan energi gelombang mikro.

Keuntungan:

1. Teknologi tersebut cocok bagi pengambilan senyawa yang

bersifat thermolabil karena memiliki kontrol terhadap temperatur

yang lebih baik dibandingkan proses pemanasan konvensional.

2. Membantu meningkatkan jumlah rendemen ekstrak kasar

dalam:

- Waktu ekstraksi yang lebih singkat

- Jumlah pelarut yang lebih rendah

3. Gelombang mikro dapat mengurangi aktivitas enzimatis yang

merusak senyawa target.

dibanding

dengan metode

konvensional.

Teknik ini dapat diterapkan baik pada:

- Fasa cair digunakan sebagai pelarut, maupun

- Fasa gas sebagai media pengekstrak.

Proses ekstraksi fasa cair didasarkan pada: prinsip perbedaan

kemampuan menyerap energi microwave pada masing-masing

senyawa yang terkandung di dalam bahan tanaman.

Teknologi microwave tidak hanya diaplikasikan pada pengolahan

bahan makanan, tetapi yang sedang banyak dikaji adalah untuk

isolasi minyak atsiri dari bahan tanaman, menggantikan teknologi

konvensional, seperti distilasi uap (hydrodistillation), ekstraksi

dengan lemak (enfleurage), dan ekstraksi pelarut (solvent

extraction).

Radiasi gelombang

mikro memanaskan

dan menguapkan air

sel bahan

Tekanan pada

dinding sel

meningkat

Meregangkan,

dan memecahkan

sel tersebut

Tekanan tersebut

akan mendorong

dinding sel dari

dalam

Sel mengembang

dan membengkak

(swelling)

Terekstraksi

Senyawa target

atau konstituen

aktif keluar dari

sel pecah tersebut

MAE memungkinkan ekstraksi bahan kering karenamasih terdapat beberapa sel bahan yangmengandung air (moisture) dalam jumlah sangatkecil. Perusakan sel semakin efektif denganpenggunaan pelarut bernilai faktor disipasi tinggi.

Namun, penggunaan suhu tinggi tidak aplikatifuntuk senyawa target termolabil. Untuk melindungisenyawa target yang tidak stabil pada panas,digunakan pelarut transparan terhadap gelombangmikro seperti heksana dan klorofom.

Temperatur yang tinggi dapat meningkatkandehidrasi selulosa dan mereduksi kekuatanmekaniknya sehingga pelarut dapat mencapaisenyawa di dalam sel dengan mudah.

Sistem closed vessels paling banyak

digunakan dalam laboratorium skala

analitis dan dikenal sebagai pressurized

MAE (PMAE). Pada PMAE, sistem

komersial terdiri dari magnetron dan

oven (sama dengan domestic microwave

ovens) dimana tabung ekstraksi disusun

melingkar.

Microwave Assisted Extraction (MAE) dapat dilakukan baik dalam closed

vessels (dibawah kontrol tekanan dan temperatur) maupun dalam open

vessels (dibawah tekanan atmosfer).

Closed system

Open system

Proses ekstraksi dimulai dengan memasukkan sampel ke

dalam vessel ekstraksi, diikuti dengan penambahan pelarut

dan penutupan vessel.

1.

Radiasi microwave diaplikasikan dan langkah pra-ekstraksi

dimulai dalam rangka untuk memanaskan pelarut dengan nilai-

nilai yang ditetapkan.

Waktu yang dibutuhkan untuk mencapai nilai yang ditetapkan

akan tergantung pada efek yang diterapkan serta jumlah dan

jenis sampel (membutuhkan waktu kurang dari 2 menit).

Sampel selanjutnya di iradiasi dan diekstraksi selama waktu

tertentu (langkah ekstraksi statis), biasanya di kisaran 10-30

menit.

2.

3.

4.

Ketika ekstraksi telah selesai, sampel dibiarkan mendingin ke

suhu kamar untuk dapat ditangani (biasanya tidak melebihi 20

menit). 5.

Sebelum analisis, penambahan standar internal dan/atau langkah

pembersihan mungkin dibutuhkan. 6.

PEMILIHAN PELARUT

Pemilihan pelarut merupakan hal mendasar dalam mendapatkan

proses ekstraksi optimal. Pilihan pelarut didasarkan pada kelarutan senyawa

target (selektifitas), interaksi antara pelarut dan matriks bahan, dan faktor

disipasi. MAE bisa dilakukan tanpa pelarut. Sistem kelenjar dan pembuluh

bahan (tanaman) mengandung air yang dapat menyerap gelombang mikro.

Pemanasan cepat dalam sel bahan menyebabkan pemecahan sel dan

pengeluaran senyawa target ke dalam pelarut dingin secara efektif.

1.

VOLUME PELARUT

Volume pelarut juga faktor kritis dalam ekstraksi. Prinsipnya adalah

volume pelarut harus mencukupi untuk melarutkan senyawa target dan

memanaskan sel. Rasio pelarut:matriks padatan tinggi memerlukan

pengadukan (stirring) pelarut selama ekstraksi. Penelitian sebelumnya

melaporkan bahwa jumlah bahan dan volume pelarut yang dipakai dalam

MAE berkisar antara miligram dan mililiter (dalam skala laboratorium).

2.

WAKTU

Waktu merupakan parameter penting dalam ekstraksi. Umumnya,

waktu ekstraksi berkorelasi positif terhadap jumlah senyawa target,

walaupun terdapat resiko terjadinya degradasi senyawa target itu sendiri.

Waktu ekstraksi tergantung pada bahan yang diekstrak. Penelitian optimasi

waktu ekstraksi penting dilakukan karena waktu ekstrasi mungkin bervariasi

terhadap bagian bahan yang berbeda. Waktu ekstraksi dipengaruhi oleh nilai

dielektrik pelarut. Pemaparan pelarut seperti air, etanol, dan metanol yang

lama memberi resiko pada senyawa target termolabil.

3.

JUMLAH PROSES EKSTRAKSI

Jumlah proses ekstraksi juga meningkatkan efisiensi ekstraksi.

Misalnya, empat ekstraksi dengan 50 ml pelarut lebih efisien dibanding satu

ekstraksi dengan 200 ml pelarut. Biasanya, rendemenen dapat maksimal

dengan 3-5 proses ekstraksi bahan secara berturut-turut.

4.

DAYA

Daya dipilih secara tepat untuk menghindari suhu degradatif

senyawa target dan kelebihan tekanan dalam proses ekstraksi. Pemecahan

sel pada daya rendah terjadi secara berangsur-angsur. Sebaliknya, daya

tinggi beresiko meningkatkan degradasi termal senyawa target. Daya

gelombang mikro saling dipengaruhi oleh waktu ekstraksi dan suhu ekstraksi.

Kombinasi dari daya rendah-sedang dan waktu ekstraksi yang panjang

merupakan pendekatan kondisi ekstraksi terbaik. Suhu tinggi dan daya tinggi

mengintensifkan pemecahan dinding sel. Namun, dapat memungkinan

degradasi senyawa target secara termal.

5.

UKURAN PARTIKEL

Ukuran partikel bahan mempengaruhi hasil ekstraksi. Ukuran

partikel efektif berkisar 100 μm hingga 2 mm. Bubuk halus (fine powder)

mempermudah kontak matriks bahan-pelarut dengan memberikan luas

permukaan besar dan jarak tempuh bahan-pelarut yang pendek. Umumnya,

pemusingan (centrifugation), penyaringan (filtration), dan pemerasan

(squeezing) dilakukan untuk memisahkan bubuk halus dari pelarut.

6.

SUHU

Suhu ekstraksi merupakan faktor yang perlu diperhatikan dalam

MAE. Suhu tinggi meningkatkan pengeluaran (desorption) senyawa dari

bagian aktif (active sites) karena perusakan sel bahan meningkat. Suhu

ekstraksi meningkatkan suhu pelarut secara konvektif. Pelarut panas

mengalami penurunan tegangan permukaan (surface tension) dan viskositas

(viscosity). Keadaan ini meningkatkan daya pembasahan (wetting) bahan

dan penetrasi matriks. Sebaliknya, suhu tinggi memerlukan perhatian

keselamatan (safety) yang lebih intensif dalam menggunakan pelarut mudah

terbakar. Suhu tinggi yang berlebihan dapat berdampak pada degradasi

senyawa target secara termal

7.

PH MEDIUM

pH medium ekstraksi juga mempengaruhi proses ekstraksi. pH

menentukan tingkat kelarutan senyawa target dan mempengaruhi kestabilan

senyawa target dalam pelarut ekstraksi. Jumlah proses ekstraksi juga

meningkatkan efisiensi ekstraksi. Misalnya, empat ekstraksi dengan 50 ml

pelarut lebih efisien dibanding satu ekstraksi dengan 200 ml pelarut.

Biasanya, rendemenen dapat maksimal dengan 3-5 proses ekstraksi bahan

secara berturut-turut.

8.

Beberapa perlakuan dilakukan untuk meningkatkan efektifitas dan

efisiensi ekstraksi. Peluluhan awal (pre-leaching) bahan kering pada

suhu ruang oleh kandungan air alami matriks bahan meningkatkan efektifitas

ekstraksi. (Calinescuet al., 2001). Perendaman, sebagai perlakuan

pendahuluan (pretreatment), meningkatkan efektifitas dan selektifitas

pemanasan. Bahan menyerap gelombang mikro dan menghasilkan panas

berasal dari pemanasan radiasi dan pemanasan kovektif pelarut.

9.

Ekstraksi adalah penyarian zat-zat berkhasiat atau zat-zat aktif dari

bagian tanaman obat, atau sumber lainnya dengan menggunakan

pelarut yang sesuai.

Ekstraksi gelombang mikro merupakan salah satu metode 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 dengan

memanfaatkan gelombang elektromagnetik frekuensi super tinggi (

Super High Frequency , SHF), yaitu diatas 3GHz (3x109 Hz).

Pemanasan dengan gelombang mikro mempunyai kelebihan yaitu

pemanasan lebih merata karena bukan mentransfer panas dari luar

tetapi membangkitkan panas dari dalam bahan tersebut.

Pemanasannya juga dapat bersifat selektif artinya tergantung dari

dielektrik properties bahan. Hal ini akan menghemat energi untuk

pemanasan.

L. Kurniasari. (2008). Kajian Ekstraksi Minyak Jahe MenggunakanMicrowave Assisted Extraction (MAE). Momentum. Vol.4 (2). 47-52

Mahardika, R. Ayu Dini., Hidayat, Nur., Nurika, Irnia. EkstraksiAntioksidan dari Lidah Mertua (Sansevieriatrifasciata Prain)Menggunakan Metode Microwave Assisted Extraction dan PulsedElectric Field. http://skripsitipftp.staff.ub.ac.id

Calinescu, I., Ciuculescu, C., Popescu, M., Bajenaru, S., & Epure, G.(2001). Microwaves Assisted Extraction of Active Principles fromVegetal Material.Romanian International Conference on Chemistryand Chemical Engineering, 12, 1-6.

Jain, T., Jain, V., Pandey, R., Vyas, A., & Shukla, S. S. (2009).Microwave Assisted Extraction for Phytoconstituents – AnOverview. Asian Journal Research Chemistry , 1 (2), 19-25.

Kaufmann, B., & Christen, P. (2002). Recent Extraction Techniques forNatural Products: Microwave-assisted Extraction and PressurisedSolvent Extraction.Phytochemical Analysis , 13, 105-113.

Mandal, V., Mohan, Y., & Hemalatha, S. (2007, January-May). MicrowaveAssisted Extraction – An Innovative and Promising Extraction Tool forMedicinal Plant Research. Pharmacognosy Reviews , 1 (1), pp. 7-18.

Shu, Y. Y., Koa, M. Y., & Chang, Y. S. (2003). Microwave-Assisted Extraction ofGinsenosides from Ginseng Root. Microchemical Journal , 74, 131–139.

Teresa, M. (2003). Polyphenol Extraction from Food. Florida: Taylor & Francise-Library.

Camel V. (2000). Microwave-assisted solvent extraction of environmentalsamples. Trends in analytical chemistry, vol. 19(4), pp.229-247.

Eskilsson, C. S. and E. Bjorklund (2000). Analytical-scale microwave-assistedextraction. Journal of Chromatography A, Vol. 902, pp. 227–250.

Kornilova, O. and A. Rosell-Mele (2003). Application of microwave-assistedextraction to the analysis of biomarker climate proxies in marinesediments. Organic Geochemistry Vol. 34, pp. 1517–1523.