KIMIA BAHAN ALAM

1. PENYIAPAN SAMPEL BAHAN ALAM KIMIA BAHAN ALAM Harwoko, M.Sc., Apt.

2. TAHAPAN ANALISIS (Fitokimia) INPUT PROSES OUTPUT Bahan Uji Ekstraksi Pemisahan & Pemurnian Deteksi & Identifikasi Hasil Analisis Kebenaran Kemurnian Metode Panas/ Dingin Metode Fisika/kimia (kelarutan- Pengendapan, kristalisasi Fisika/kimia *tetapan fisika *karakteristik spektra Reliabilitas (Reprodusibilitas) PARAMETER(Quality Assurance System)

3. Quality Assurance System • Prinsip QAS diterapkan pd seluruh tahapan proses, mulai dari bhn baku(simplisia)-produk ½ jadi (ekstrak)-sediaan jadi (tablet, kapsul). • Upaya pemantapan Reliabilitas hasil (analisis) • Bhn uji (benar, murni)  buat simplisia (kadar air 5-10%)  buat serbuk (derajat halus)  ekstraksi & pemurnian deteksi  interpretasi  hasil analisis KERJAKAN SEGALA SESUATU YANG BENAR DENGAN BENAR SEJAK AWAL

4. INPUT(ReFresh) BAHAN UJI (bahanbakutumbuhan) • KebenaranMMI (Materia Medika Indonesia) • Analisismakroskopik (determinasi) • Analisismikroskopik (stomata, bentukdanukuranamilum, rambutdaun,dll) • Kemurnian • Bebasdaricemaranbahan lain dantidakberpenyakit • Tingkat cemaranmikrobasuatusimplisia: • Jumlah total bakteriaerob: 10.000/g • Jumlahjamurdan yeast : 100/g • Enterobacteriaceae: 100/g • Salmonela, Pseudomonas, Staphyllococcus(absoluttidakada)

5. EKSTRAKSI/PENYARIAN • Kegiatanpenarikanzat yang dapatlarutdaribahan yang tidakdapatlarutdenganpelarutcair • Peristiwapemindahan massa. Zataktifsemulaberadadalamsel, ditarikolehcairanpenyari larutanzataktifdalamcairanpenyaritsb. • Ideal, untukanalisisfitokimia – jaringantumbuhansegar • Cara lain bahanharusdikeringkan  pengeringanterawasi : tanpasuhutinggi & dikeringkancepat • Syaratbahan:benar, jelasasalnya, bebasdaripencemaranbahan lain/tak berpenyakit. • Etanol(EtOH) pelarutygbaik& luwes utkpenyarianawal(ekstraksipendahuluan) • Senyawalabilharusditanganisecaraseksama. • Kapan proses ekstraksi dinyatakan selesai? • Cara menghilangkan (clean up) klorofil (daun), lipid (biji), protein? • Dimana ekstrak sebaiknya disimpan?

6. FAKTOR-FAKTOR YANG PERLU DIPERTIMBANGKAN DLM PEMILIHAN METODE EKSTRAKSI 1. TUJUAN DARI EKSTRAKSI a)substansikimia yang identitassudahdikenal Metodespesifik yang sudahadadiikuti, modifikasidibuatuntukmeningkatkan proses. b) menelitigolongankimia (misal: flavonoid,alkaloid, saponin, dll.) Ambilpustaka, diikuti test yang umum (reaksikimia, kromatografi). c) BahandigunakanuntukJamu/ Obat Tradisional, umumnyaInfusa/ “Godogan”. d)Bioassay Guided Isolation adalah pemisahan senyawa bioaktif (berkhasiat) berdasarkan efek farmakologi. 2. SKALASkriningpendahuluanujibiologiskalakecil, padahaluntukisolasiskalabesar. Sifat-sifatkemungkinandapatberubah (skalakecildanbesaradaperbedaanalat/ekstraktor).

7. Next....(faktor2) 3. SIFAT-SIFAT DARI SENYAWA BIOAKTIF YG AKAN DIEKSTRAKSI • Pengaruh pH > kemampuanionisasi pHdapatdisesuaikan agar ekstraksimaksimal. Contoh: alkaloid basadapatdigaramkan dg penambahanasam, danlarut di air. Sebaliknya alkaloid dptdibasakan dg amoniadanlarut di pelarutorganik (kloroform). Pelarut alkalis dapatuntukmengekstraksisenyawafitokimiaasam. Hati-hatipastikantidakmengalamihidrolisis. Misal ester yang mudahterhidrolisissuasana alkali dan sebagianglikosida terhidrolisisdlmsuasanaasammenjadiaglikondangula. • PolaritasTentukandulumetode yang dipakai dg sifatsubstansi yang diekstrakprinsiplike dissolves like= pelarut non polar akanmengekstraksisubstansi non polar dansebaliknyapelarut polar akanmengekstraksisubstansi polar • TermostabilitasPeningkatansuhu kelarutansenyawabertambah lebihmudahpelarutmelakukanpenetrasi ke dalam struktursel.Tapiingatsenyawa yang tidakstabilakanrusak, atautimbulsenyawapengganggu yang lain

8. Next....(faktor2) 4. SIFAT PELARUT YANG DIGUNAKAN • Selainkelarutansifat lain yang relevandaripelarutadalah: titikdidih, keberadaansenyawatambahandanharga. a. Volatilitas, SifatMudahTerbakar, dan TitikDidih • Titikdidihtinggimengakibatkantimbulsenyawabarusebagaipengotor. Dapatdimodifikasicampuranduapelarut yang polaritashampirsama (heksan 68C, dansikloheksan80,5C). • Risikotitik didihrendahmudahterbakar b. Toksisitas • pelarut-pelarut yang toksiksebagaicontoh: kloroform, eter. • Selainitu, asetonitril (metilsianida) danmetanolmerupakansenyawa yang sangatberacun. • Karbontetrakloridahepatotoksik, benzene karsinogenik. • Selainitu, banyakpelarut yang merusakkulit gunakanpakaianpelindung,alatyang sesuai, danpembuangansisa yang aman.

9. Next....(faktor2x) 4. SIFAT PELARUT YANG DIGUNAKAN (2) c. Reaktivitas • pelarutmungkinbereaksidenganekstrak • pelarut yang mengandungkarbonil (aseton, metiletilketon) dapat bereaksidengansubstansinukleofilikdalamekstrak. • etanoldanmetanoldapatmenyebabkanmetilasimaupunetilasiatauetilasigolonganfungsionaldariasamkarbosilik • peroksidahasilpenguraiandarieter, dptmengakibatkanoksidasi (perluditambahkan anti oksidanbutilatedhydroxy toluene (BHT) 0,0001%, untukmembatasiperoksida). • penguapanjumlahbesardapatmeningkatkanpengkayaanataupeningkatanbahantambahan, masalahinidapatdiatasidengan destilasiulang. d. Hargabilajumlahpelarutbesar, mungkinperludipertimbangkanhargatanpamengurangimaksuddantujuanekstraksi. Misal:penggunaan petroleum eterdan n-heksan.

10. Next....(faktor2x) 5. PENGGUNAAN EKSTRAK • penggunaanekstrakberhubunganerat dg metodeekstraksi • adaaturanpenggunaanpelarutuntukmakananatauobat-obatan (per oral), misalnyaadabatas-batasresidu yang harusditaati. • metodeekstraksiharuscocokuntukmenghasilkanprodukakhir, contoh: jikaekstrak akandigunakanuntukbioassayperludipertimbangkansifatalamisistempengujian. • sebagianassaysistembiologidilakukandalam medium encer, makaperlunyakelarutandalam air mungkinmenjadifaktorjenisekstrak yang disiapkan. • sebagaialternatifdigunakan DMSO (dimethylsulphoxide) yang dptbercampur dg air untukmelarutkansenyawa non-polar, tapikepekaansistemujiharusdipertimbangkan. 6. DAUR ULANG PELARUT terutama UNTUK PELARUTTUNGGALEKONOMIS

11. METODE EKSTRAKSI METODE-METODE EKSTRAKSI UMUM • metode paling populer menggunakan pelarut liquid pada tekanan atm(yang memungkinkan aplikasi pemanasan) • Metode lain: destilasi uap, ekstraksi fluida superkritik dan gas yg dicairkan pd tekanan sedang. • Pemilihan metode tergantung tujuan serta keuntungan dan kerugiannya. • Metode dingin • Maserasi • Perkolasi • Metode panas • Infundasi/dekokta • Destilasi (minyak atsiri) • Sokletasi ??

12. Maserasi • merupakancarapenyarian yang dilakukandenganCARA MERENDAMserbuksimplisiadalamcairanpenyari (rasio serbuk: solven?)! • Cairanpenyariakanmenembusdindingseldanmasukkedalamronggaselygmengandungzataktif • Zataktifakanlarutkarenaadanyaperbedaankonsentrasiantaralarutanzataktif di dalamseldgn di luarsel, makalarutanygterpekatdidesakkeluar. • Peristiwaberulangsehinggaterjadikeseimbangankonsentrasi(equilibrium)antaralarutan di luardan di dalamsel. • setelahdisaring, sisa-nyadptdimaserasikembali (RE-maserasi) • digunakanterutamauntuksenyawa yang kandungannyabesar (senyawabioaktifkonsentrasibesar) • Keuntungan : carapengerjaan & peralatansederhanasertamudahdiusahakan, dibanding dg perkolasiwaktulebihcepat • Kerugian : penyariankurangsempurna.

13. Modifikasi Maserasi

14. Digesti • Cara maserasidgnmenggunakanpemanasanlemah (suhu40o–50oC) • Hanyadilakukanuntuksimplisiaygzataktifnyatahanterhadappemanasan • Jikacairanpenyarimudahmenguap pd suhuygdigunakan, makaperludilengkapidgnpendinginbalik • Keuntungan : • Kekentalanpelarutberkurang • Dayamelarutkancairanpenyarimeningkat • Kelarutanzataktifmeningkatkarenakoefisiendifusiberbandinglurusdgnsuhuabsolut & berbandingterbalikdgnkekentalan, hinggakenaikansuhuakanberpengaruh pd kecepatandifusi

15. Maserasi dgn mesin pengaduk • Penggunaan mesin pengaduk yg berputar terus menerus. • Waktu proses maserasi dapat dipersingkat menjadi 6–24 jam.

16. Remaserasi • Cairanpenyaridibagidua (2) • Seluruhserbuksimplisiadimaserasidgncairanpenyaripertama. • Dienaptuangkandandiperas. • Ampasdimaserasilagidgncairanpenyarike-2. Pemilihancarapenyarian: • Kelarutanpelarut :Non polar, Semi polar, Polar(contoh2 ??) • PelarutygditetapkanFarmakope Indonesia: • Air • Etanol • Etanol – Air • Etanol - Eter

17. Perkolasi • Cara penyarian yang dilakukan dengan mengalirkan cairan penyari melalui serbuk simplisia yang telah dibasahi • Bila kran dibuka akan menetes, tetesan dpt diatur kecepatannya • Keuntungan: tidak memerlukan langkah tambahan untuk menyaring bahan • Dibanding dg refluks tidak memerlukan pemanasan • Namun ekstraksinya lama Perkolator: Alat yg digunakan utk perkolasi Perkolat : zat aktif yg keluar dr perkolator

18. Cara Perkolasi • Serbuk simplisia ditempatkan dlm suatu bejana silinder yg bagian bawahnya diberi sekat berpori • Cairan penyari dialirkan dari atas ke bawah melalui serbuk tsb. • Cairan penyari akan melarutkan zat aktif, sel-sel yg dilalui sampai mencapai keadaan jenuh

19. Sokletasi • Merupakan proses penyariangabungandarimaserasi & perkolasi • Proses utkmenghasilkanekstrakcairygakandilanjutkandgn proses penguapan • untukdefattingatauinginekstraksisampaihabis • Cairanpenyaridiisikanpdlabu alas bulat • Serbuksimplisiadiisikanpdtabungdg dibungkus kertassaring • Cairanpenyaridipanaskanhinggamendidih • Uappenyariakannaikkeatasmelaluiserbuksimplisia • Uappenyariakanmengembunkarenadidinginkanolehpendinginbalik • Embunturunmelaluiserbuksimplisiasambilmelarutkanzataktifnyadankembalikelabu

20. Sokletasi Keuntungan : • Cairan penyari sedikit, hasil lebih pekat • Dapat menyari zat aktif lebih banyak • Penyarian sesuai keperluan tanpa menambah volume cairan penyari Kerugian : • Tidak cocok utk zat aktif yg tdk tahan pemanasan • Cairan penyari yg baik harus murni

21. Destilasi • merupakanprosesperpindahanmassakesuatu media yang bergerak(Hidrodifusi). • metodepopulerutk destilasiminyakmenguap(MM) • bahan +air dididihkan, uapMMdan air dipisahkan • tidakdapatdigunakanuntuksenyawa yang mudahterhidrolisis (ester), dioksidasiataudiuraikanolehpanas • untuksenyawatsb.  metodealternatif: ekstraksi langsungdg minyak (fixed oil), pelarutataufluidasuperkritikalatauphytosol.

22. DESTILASI AIR UAP DAN AIR UAP

23. SUPERCRITICAL FLUID EXTRACTION (SFE) • Kepedulianterhadaplingkungandari polusidanhati-hatithdpencemaran bahankimia&pelarut. • Perubahansuhu&tekanandptmempengaruhiperubahan keadaanfisiksubstansiantarazatpadat, cairdan gas. • Padasuhudantekanantertentutidakadaperbedaanrapatan(terjadikesimbangan) antarbentukcairdan gas • = padatitikkritisinisubstansidikenalsbgSUPERCRITICL FLUID (SCF) • SCF  beratnyaseperticair, tp dayapenetrasiseperti gas • Keuntunganfluidaini (SCF): • Viskositasrendahdptmenembusbhn organik dg baik • CO2 superkritical medium paling umumdigunakan • Suhurendahdptdilakukan (cocokuntuksenyawalabil) • Tidaktoksik, tidakmudahterbakar, hargamurah, mudahdiuapkanpadasuhukamar

24. PANCI INFUSA Infundasi/ dekoksi? A B Terdapatduapanci : Pancisebelahdalamberisibahandan air Pancisebelahluarberisi air sebagaipenangas Pemanasan 15 menitdihitungdari penangasmulaimendidih

25. Infundasi • Infusa : sediaan cair yang dibuat dengan menyari simplisia dengan air pada suhu 90oselama 15 menit • digunakan untuk menyari zat kandungan aktif yang larut dalam air dengan perebusan dalampanci infusa menggunakan pelarut air pemanasan tidak langsung (90C, 15 menit) • cocok untuk senyawa yang tahan pemanasan • Kadar pd umumnya 10% • air yang menguap dapat ditambah • untuk penelitian penggunaan cocok seperti pemakaian Jamu di masyarakat • Sari yg dihasilkan tidak stabil & mudah tercemar oleh kuman dan kapang  tidak boleh disimpan > 24 jam. • untuk dibuat ekstrak kering butuh waktu penguapan lama

26. Cara Pembuatan Infusa: • Membasahibahanbaku. - biasanyadgn 2 x bobotbahan - bunga 4 x bobotbahan - karagen 10 x bobotbahan • Bahanbakuditambahdgn air dandipanaskan 15 menit padasuhu 90o – 98oC. Untuk 100 bagian sari diperlukan 10bagianbahan, kecuali : • Kandungansimplisiakelarutannyaterbatas(kina 6 bagian) • Disesuaikandgncarapenggunaannyadlmpengobatan, kumis kucingsekaliminuminfusa 100 cc sehinggadiambil ½ bagian • Berlendir, karagendigunakan3/2 bagian • Dayakerjanyakeras, Digitalisdigunakan ½ bagian • Untukmemindahkanpenyarian, kadangdiperlukanditambahkanbahankimia : a. Asamsitratuntukinfus kina b. Kalium/NatriumKarbonatutkinfusa kelembak • Penyaringan, dilakukanpadasaatcairanmasihpanas,kecuali yang mengandungbahanygmudahmenguap

27. Derajat halus simplisia untuk pembuatan Infusa • Derajat kehalusan (2/3), daun sirih, daun kumis kucing, akar manis • Derajat kehalusan (3/6), rimpang jaringau, akar kelembak • Derajat kehalusan (6/8), Rimpang lengkuas, temulawak, jahe • Derajat kehalusan (8/24), kulit kina

28. PEMISAHAN SARI DARI AMPAS PRESS PRESS SPINNER PRESS DG MEKANIK HIDROLIK (SENTRIFUGASI) PENGURANGAN TEKANAN

29. PENGUAPAN SARI • Penguapan dengan pengurangan tekanan • Labu dpt berputar memperluas permukaan • Waktu penguapan lebih cepat • Pelarut dapat menguap dibawah titik didihnya • Kesulitan mendapatkan ekstrak kental secara kuantitatif PANCI PENGUAP PENGUAP DENGAN TERBUKA PENGURANGAN TEKANAN

30. PELARUT SERTA TIPE SENYAWA FITOKIMIA TERLARUTPOLARITAS--PELARUTKELAS BHN KIMIA YG DI-EKSTRAKRENDAHPET ETER LILIN LEMAK MINY MM HEKSAN LILIN LEMAK MINY MM SIKLOHEKSN LILIN LEMAK MINY MM TOLUENALKL LEMAK MINY MMKLOROFORM ALK AGLK MMSEDANGDCM ALK AGLK ETILETER ALK AGLK ETIL ACETALK AGLK GLK ASETON ALK AGLK GLK ETANOL GLK METANOLGULA AAM GLK POLARITASTINGGIAIR GULA GLK AS.ENCER GULA AAM BASA GULA AAM ASAM METODE-METODE EKSTRAKSI UNTUK KELOMPOK SENYAWA FITOKIMIA SPESIFIK