1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pandan wangi merupakan tanaman yang sering dimanfaatkan daunnya sebagai

bahan pewarna hijau dan pemberi aroma (Faras, et al, 2014). Tanaman pandan

wangi mudah dibudidayakan dan sangat cocok tumbuh di daerah tropis. Tanaman

ini juga sering kita jumpai di halaman rumah. Daun pandan wangi berwarna hijau,

serta daunnya tunggal dengan pangkal memeluk batang. Daunnya aromatik, tipis,

licin, ujung runcing, bertulang sejajar, panjang 40 - 80 cm, lebar 3 - 5 cm, dan tanpa

tepi bergerigi (Peter, 2006).

Berdasarkan data produksi perkebunan rakyat provinsi Jawa Barat, produksi

daun pandan dari tahun 2013-2015 mengalami penurunan. Tahun 2013, produksi

daun pandan tercatat sebesar 346 ton, namun produksinya mengalami penurun

menjadi 340 ton di tahun 2014 dan 203 ton pada tahun 2015 (Disbun Jabar, 2016).

Rendahnya nilai produksi daun pandan wangi disebabkan karena kurangnya petani

yang membudidayakan tanaman daun pandan wangi yang dirasa memiliki harga

jual yang rendah jika dijual dalam bentuk segar daun pandan wangi. Daun pandan

wangi sering dimanfaatkan dalam bentuk segar sehingga tidak memiliki nilai

tambah, oleh karena itu perlu dilakukan pengolahan lebih lanjut sehingga memiliki

nilai tambah dan harga jual yang tinggi. Salah satu cara untuk meningkatkan nilai

tambah daun pandan wangi yaitu diolah menjadi minyak atsiri.

Masyarakat biasa memanfaatkan daun pandan wangi untuk penyedap aroma

dan pewarna alami pada masakan. Menurut Hidayat (2008), manfaat lain daun

pandan wangi diantaranya sebagai pewarna makanan, kosmetik, tanaman hias,

bahan kerajinan makanan, obat dan bahan aroma. Aroma harum yang sangat khas

dimiliki daun pandan wangi sangat populer terutama di daerah Bali, sebagai

pemberi aroma pada makanan dan minuman, dan sebagai pelengkap sarana upacara

adat. Selain itu, aroma daun pandan wangi digunakan sebagai bahan pengharum

ruangan dan aroma terapi dalam industri spa. Keharuman daun pandan wangi yang

khas disebabkan adanya kandungan minyak atsiri di dalam daun (Wartini, 2015).

2

Menurut Wongpornchai (2006), senyawa volatil yang terkandung dalam daun

pandan wangi adalah kelompok alkohol, aromatik, asam karboksilat, keton,

aldehid, ester, hidrokarbon, furan, furanones, dan terpenoid.

Kebutuhan bahan untuk aroma terapi terus meningkat sejalan dengan semakin

berkembangnya industri jasa spa, untuk itu perlu diupayakan penyediaan bahan

tersebut termasuk minyak atsiri daun pandan wangi (Wartini, et al, 2015). Hasil

penelitian yang dilakukan oleh Wartini, et al (2015), dengan menggunakan metode

ekstraksi perendaman menggunakan pelarut n-heksana selama 4 jam dilanjutkan

dengan proses re-ekstraksi dengan etanol dan dihasilkan nilai senyawa penyusun

absolute minyak atsiri daun pandan wangi hasil perlakuan curing dua hari terdiri

atas golongan senyawa alkana (12,58-14,88%), alkena (20,09- 30,24%), benzene

(3,85-41,17%), alkohol (4,55-9,42%), fenol (0-12,47%), terpen (8,72-12,05%), dan

ester (0-4,49%).

Keberhasilan pengambilan minyak atsiri dari bahan bakunya dan kualitas

minyak atsiri yang dihasilkan ditentukan oleh metode ekstraksi, kondisi proses

ekstraksi dan kondisi bahan baku yang diproses (Wartini, et al, 2015). Hal tersebut

telah banyak dilaporkan dalam beberapa penelitian seperti pemanfaatan ekstrak

Lavandula angustifolia miller oleh Yusufoglu, et al (2004), perbandingan minyak

atsiri Xanthogalum purpurascens lallem oleh Ozek, et al (2006), isolasi minyak

Rosemary oleh Boutekedjiret, et al (2004), ekstraksi cairan supercritical dan

fraksinasi berbeda tanaman rosemary olahan oleh Ibanez, et al (1999).

Proses ekstraksi secara umum dapat dilakukan secara maserasi, enflurasi,

perkolasi, refluks, ekstraksi dengan alat soxhlet, digesti dan infusa. Proses ekstraksi

tersebut membutuhkan waktu lama. Perlu adanya proses ekstraksi yang dapat

mempercepat ekstraksi, yaitu dengan cara mengkombinasikan pelarut dibantu

gelombang micro (microwave), yang disebut dengan Microwave Assisted

Extraction (MAE). Metode ini memiliki kelebihan yaitu waktu ekstraksi lebih

cepat, lebih efisien, serta gelombang micro yang terdapat di microwave dapat

meningkatkan suhu pelarut pada bahan, yang dapat menyebabkan dinding sel pecah

dan zat-zat yang terkandung di dalam sel keluar menuju pelarut, sehingga rendemen

yang dihasilkan meningkat (Yulianti, et al, 2014). Kelemahan dari metode MAE

3

diantaranya yaitu, suhu sulit diketahui pada saat ekstraksi sedang berlangsung, suhu

yang dihasilkan tinggi sehingga dapat menyebabkan degradasi thermolabil

(Mandal, et al, 2007). Bahan yang akan diekstrak harus bersifat cair, jika bahan

bersifat padat maka harus ditambahkan pelarut, dan proses ekstraksi menyebabkan

degradasi sehingga komponen yang tidak diinginkan akan ikut terekstrak.

Teknologi microwave tidak hanya diaplikasikan pada pengolahan bahan

makanan saja. Tetapi salah satu aplikasi yang saat ini 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). Salah satu penelitian

terdahulu mengenai penggunaan Microwave Assisted Extraction (MAE) yaitu,

penelitian (Purwanto, et al, 2010) tentang pengembangan metode MAE pada

produksi minyak jahe, hasil penelitian menunjukkan bahwa minyak jahe hasil

ekstraksi menggunakan metode MAE memiliki kadar zingiberene lebih besar yaitu

19,79%, sedangkan kadar zingiberene menggunakan metode ekstraksi dengan

pemanasan konvesional sebesar 14,9%. Berdasarkan hasil penelitian tersebut dapat

disimpulkan bahwa ekstraksi menggunakan metode MAE memberikan pengaruh

nyata terhadap kadar yang diuji dan memiliki kelebihan dibandingkan dengan

ekstraksi lainnya.

Faktor yang mempengaruhi hasil ekstraksi selain pemilihan pelarut adalah

waktu ekstraksi, daya microwave, dan karakteristik bahan, jenis pelarut (Sarker dan

Lutfun, 2012). Waktu ekstraksi merupakan salah satu faktor yang dapat

mempengaruhi hasil ekstraksi, sehingga tujuan dari penelitian ini adalah untuk

mendapatkan pengaruh waktu terhadap mutu minyak atsiri daun pandan wangi.

Penelitian ekstraksi menggunakan metode Microwave Assisted Extraction (MAE)

telah digunakan pada beberapa penelitian dalam pengambilan senyawa beberapa

tanaman, akan tetapi metode ini belum pernah diaplikasikan pada ekstraksi daun

pandan wangi sehingga ekstraksi daun pandan wangi menjadi perhatian yang

menarik untuk dipelajari. Hal ini disebabkan kurangnya informasi mengenai

ekstraksi daun pandan wangi. Sementara daun pandan wangi merupakan tanaman

yang sangat potensial untuk dikembangkan, dengan harganya yang relatif murah,

4

mudah tumbuh walaupun pada lahan yang sempit, manfaatnya yang sangat besar,

cocok dengan iklim tropis di Indonesia, dan jika diekstrak daun pandan wangi dapat

menghasilkan minyak atsiri.

1.2 Identifikasi Masalah

Berdasarkan latar belakang diatas, masalah yang dapat diidentifikasi adalah

bagaimana pengaruh waktu pada proses ekstraksi daun pandan wangi dengan

metode Microwave Assisted Extractioan (MAE) agar diperoleh mutu minyak atsiri

daun pandan wangi terbaik?

1.3 Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan pengaruh parameter waktu

ekstraksi terhadap mutu minyak atsiri daun pandan wangi dengan metode

Microwave Assisted Extraction (MAE).

1.4 Kegunaan Penelitian

Seluruh informasi dan hasil penelitian mengenai ekstraksi daun pandan wangi

dengan metode Microwave Assisted Extraction (MAE) diharapkan mampu

memberikan manfaat untuk keperluan akademisi, farmasi maupun industri.

1.5 Kerangka Pemikiran

Pandan wangi (Pandanus amaryllifolius Roxb.) merupakan jenis tumbuhan

monokotil dari famili Pandanaceae. Daunnya merupakan komponen penting dalam

tradisi masakan Indonesia dan negara-negara Asia Tenggara lainnya. Pandanus

amaryllifolius Roxb. merupakan satu-satunya spesies Pandanus yang memiliki

daun yang wangi (Nonato, et al, 2008). Data statistik perkembangan produksi

perkebunan berdasarkan komoditi di Jawa Barat tahun 2013-2015 menunjukkan,

daun pandan memiliki nilai produksi yaitu 346, 340, dan 203 ton/tahun (Disbun

Jabar, 2016). Dari tahun 2013 sampai 2015 produksi daun pandan mengalami

penurunan.

5

Daun pandan wangi merupakan salah satu tanaman yang memiliki banyak

manfaat. Salah satu manfaatnya yaitu sebagai tanaman obat karena mengandung

komponen polifenol yang bermanfaat bagi tubuh manusia sebagai antioksidan

penangkal radikal bebas (Dalimartha, 1999). Menurut Hidayat, et al (2008),

manfaat lain dari daun pandan wangi adalah sebagai bahan aroma, pewarna

makanan, kosmetik, dan tanaman hias. Komponen yang bermanfaat bagi tubuh

manusia dalam daun pandan wangi antara lain alkaloida, saponin, flavonoida, tanin,

polifenol dan zat warna (Dalimartha, 1999). Komponen kimia Pandanus

amryllifolius Roxb. telah dipelajari memiliki senyawa volatil dan fraksi berat

molekul lebih tinggi. Studi awal melaporkan bahwa sejumlah senyawa volatil yang

terkandung dalam Pandanus amryllifolius Roxb. adalah kelompok alkohol,

aromatik, asam karboksilat, keton, aldehid, ester, hidrokarbon, furan, furanones dan

terpenoid (Wongpornchai, 2006).

Minyak atsiri dapat diperoleh dengan menggunakan bebrapa metode seperti

destilasi, maserasi, enfleurasi, Ultrasound Assisted Extraction (UAE) dan ekstraksi

dengan gelombang mikro (MAE). Menurut Wartini, et al (2015), keberhasilan

pengambilan minyak atsiri dipengaruhi oleh metode ekstraksi yang digunakan.

Metode ektraksi yang pernah dilakukan untuk mengekstrak minyak atsiri daun

pandan wangi adalah soxhletasi, dan ekstraksi perendaman (maserasi). Ekstraksi

maserasi sangat sederhana dan ekonomis, namun kelemahan dari metode ini adalah

memerlukan pelarut yang banyak dan waktu yang lebih lama (Elkhori, et al, 2006).

Beberapa tahun terakhir, telah dikembangkan teknik ekstraksi yang cepat dan

efisien yakni ekstraksi dengan memanfaatkan gelombang micro. Microwave

Assisted Extraction (MAE) adalah ekstraksi yang memanfaatkan gelombang micro

pada microwave untuk meningkatkan suhu pelarut pada bahan yang dapat

menyebabkan dinding sel pecah dan zat-zat yang terkandung di dalam sel keluar

menuju pelarut, sehingga rendemen yang dihasilkan akan meningkat (Yulianti, et

al, 2014). Metode ekstraksi minyak atsiri yang digunakan dalam penelitian ini

adalah adalah Microwave Assisted Extraction (MAE) untuk menghasilkan minyak

atsiri yang lebih optimal.

6

Proses persiapan bahan seperti pelayuan daun pandan wangi dan pengecilan

ukuran dilakukan sebelum proses ekstraksi. Daun pandan wangi dilayukan selama

2 hari pada suhu ruangan. Menurut Adiyasa, et al (2014), kondisi bahan baku

mempengaruhi karakteristik minyak atsiri yang terkandung dalam bahan.

Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Wiraguna, et al (2015), mengenai

pengaruh metode curing dan lama curing terhadap karakteristik daun pandan wangi

menunjukkan bahwa, daun pandan wangi dengan metode curing alami 2 hari

menghasilkan daun pandan wangi terbaik dengan karakteristik kadar air (71,67%),

gula reduksi (0,033%), total N (1,600%), total asam (0,217 mek NaOH/g), dan pH

(5,480). Kondisi daun pandan wangi yang segar masih memiliki kadar air yang

tinggi sedangkan bahan yang kering dan bubuk harus dilakukan pengeringan

menggunakan oven dengan suhu 50˚C selama 6 jam, hal tersebut akan merusak

senyawa kimia (terutama minyak atsiri) yang ada didalam daun pandan. Sehingga

pada penelitian ini kondisi bahan yang akan digunakan adalah daun pandan wangi

dengan kondisi layu. Proses pelayuan bahan dilakukan selama 2 hari pada suhu

ruang dengan menghamparkan bahan baku dan mengatur daun pandan wangi agar

tidak bertumpuk untuk menghindari pelayuan yang tidak merata.

Daun pandan wangi yang telah dilayukan selama 2 hari selanjutnya dilakukan

pemotongan dengan ukuran 2 mm. tujuan dari pengecilan ukuran daun pandan

wangi adalah untuk memperluas permukaan bahan pada saat diekstrak.

Berdasarkan penelitian pendahuluan, apabila ukuran pemotongan daun pandan

wangi lebih besar dari 2 mm maka daun pandan wangi tidak akan terendam oleh

pelarut. Hal tersebut dapat menyebabkan kurang efektifnya dalam proses ekstraksi,

karena terdapat daun pandan wangi yang tidak berkontak langsung dengan pelarut.

Daun pandan wangi layu dengan ukuran 2 mm yang akan diekstrak

ditambahkan pelarut n-heksan. Hal ini mengacu pada penelitian Wartini, et al

(2015), mengenai pengaruh lama curing pada daun pandan wangi terhadap

karakteristik absolute minyak atsiri daun pandan wangi yang dihasilkan dengan

menggunakan pelarut n-heksan. Minyak atsiri bersifat non-polar, sehingga untuk

mengekstraknya harus menggunakan pelarut yang sama-sama non-polar yaitu n-

heksan. Penentuan jenis pelarut juga dilakukan berdasarkan penelitian pendahuluan

7

dengan cara melakukan ekstraksi minyak atsiri daun pandan wangi menggunakan

2 jenis pelarut yaitu n-heksan dan etil asetat. Ekstraksi minyak atsiri daun pandan

wangi dengan metode MAE pada daya 50% dengan menggunakan pelarut n-heksan

menghasilkan nilai rendemen yang lebih tinggi yaitu 2,100% (waktu ekstraksi 1

menit) dibandingkan pelarut etil asetat yang menghasilkan nilai rendemen sebesar

0,060% (waktu ekstraksi 1 menit) (data lebih lengkap tersaji pada Lampiran 2).

Ekstraksi menggunakan pelarut etil asetat tidak menghasilkan minyak atsiri, yang

tersisa hanya zat klorofil (Gambar tersaji pada lampiran 26). Berbeda dengan

ekstraksi menggunakan pelarut n-heksan yang menghasilkan minyak atsiri daun

pandan wangi (Gambar tersaji pada lampiran 26).

Perbandingan rasio bahan dengan pelarut yang digunakan pada penelitian

ini adalah 1:8 (b/v). Hal tersebut mengacu pada penelitian Purwanto, et al, (2010)

tentang pengembangan Microwave Assisted Extraction (MAE) pada minyak jahe

yang menggunakan rasio bahan pelarut 1:5, 1:6, 1:7, 1:8, 1:9, dan 1:10 pada

penelitiannya, dan hasil penelitian menunjukkan bahwa rasio b/v 1:8 merupan rasio

tertinggi dalam menghasilkan ekstrak. Berdasarkan penelitian pendahuluan yang

disesuaikan dengan ukuran pemotongan bahan. Rasio 1:8 dipilih karena pada

perbanding bahan dengan pelarut tersebut bahan dengan ukuran 2 mm terendam

pelarut, sehingga bahan dapat berkontak langsung dengan pelarut selama proses

ekstraksi dilakukan.

Berdasarkan penenlitian sebelumnya, belum ada informasi mengenai waktu

optimal untuk ekstraksi minyak atsiri daun pandan wangi menggunakan metode

ekstraksi berbantu gelombang mikro. Penelitian terdahulu yang dilakukan oleh

Nurfa’izin, et al, (2015) mengenai ekstraksi daun daun surian menggunakan metode

MAE dengan variabel waktu yang digunakan 1 sampai 4 menit, hasil penelitian

menunjukan bahwa pada waktu 1 sampai 3 menit mengalami kenaikan total ekstrak

namun pada waktu 4 menit mengalami penurunan. Penentuan rentang waktu

ekstraksi berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Nurfa’izin, et al, (2015) dan

berdasarkan penelitian pendahuluan yang mencoba melakukan ekstraksi dengan

waktu 7 menit, pada menit ke-7 banyak pelarut yang meluap sampai keluar

erlenmeyer sehingga menit ke-7 tidak digunakan dalam rentang waktu ekstraksi

8

karena dikhawatirkan menghasilkan hasil ekstraksi yang sangat sedikit sehingga

tidak dapat dilanjutkan ke proses selanjutnya. Waktu ekstraksi 1, 2, 3, 4, dan 5 menit

dilakukan untuk mengetahui pengaruh lama ekstraksi terhadap mutu minyak atsiri

daun pandan wangi.

Daya yang digunakan pada penelitian ini adalah 50% (350 watt).

Berdasarkan penelitian pendahuluan, ekstraksi minyak atsiri daun pandan wangi

dengan menggunakan daya 50% (350 watt) menghasilkan nilai rendemen lebih

tinggi yaitu 2,100% (waktu ekstraksi 1 menit) sedangkan daya 70% (490 watt)

menghasilkan nilai rendemen 0,090% (waktu ekstraksi 1 menit) (data lebih lengkap

tersaji pada Lampiran 2). Ketika proses ekstraksi dilakukan, pada daya 50% (350

watt) pelarut mendidih secara perlahan dan pelarut mendidih lebih cepat pada daya

70% (490 watt), sehingga rendemen yang dihasilkan daya 70% (490 watt) rendah.

Menurut Gao, et al, (2006), penggunaan daya yang lebih tinggi (400-1200 watt)

tidak memberikan pengaruh nyata terhadap rendemen ekstraksi. oleh karena itu,

daya yang digunakan pada penelitian ini dibawah 400 watt yaitu 350 watt (50%).

Bahan yang telah diekstraksi selanjutnya dilakukan penyaringan

menggunakan kertas saring teknis dengan tujuan memisahkan antara ampas dengan

ekstrait I. Ekstrait I dilakukan pemisahan pelarut menggunakan rotary vacuum

evaporator dengan suhu 35˚C, 60 RPM, dan tekanan 281 mBar, sehingga diperoleh

concrete dari proses penguapan ini. Concrete yang dihasilkan ini masih belum

murni dan belum menghasilkan minyak atsiri yang berkualitas baik karena proses

ekstraksi dengan pelarut n-heksan menggunakan metode MAE hanya membantu

memecah dinding sel bahan saja. Concrete minyak atsiri daun pandan wangi

dimurnikan menjadi absolute menggunakan proses re-ekstraksi dengan cara

menambahkan pelarut etanol 96%. Penelitian yang dilakukan oleh Wibawa, et al,

(2014), mengenai karakteristik absolute minyak atsiri daun pandan wangi

(Pandanus amaryllifolius Roxb.) hasil proses re-ekstraksi concrete dengan etanol

menggunakan perbandingan 1:2, 1:4, 1:6, 1:8, 1:10, 1:12, dan 1:14 (b/b). Hasil

penelitian menunjukkan bahwa perbandingan concrete minyak atsiri daun pandan

wangi dengan etanol 1:8 (b/b) merupakan perlakuan yang terbaik untuk

menghasilkan minyak atsiri daun pandan wangi. Concrete yang telah ditambahkan

9

etanol 96% dengan perbandingan 1:8 (b/b) kemudian didiamkan pada suhu ruang

selama 30 menit dengan dilakukan pengadukan secara berkala. Pemisahan antara

ekstrait II dengan fraksi lilin dengan cara penyaringan menggunakan kertas

whatman No.41. Hasil pemisahan antara fraksi lilin dengan ekstrait II didinginkan

dalam freezer pada suhu -5˚C selama 24 jam. Apabila setelah pendinginan tersebut

masih ada fraksi lilin pada ekstrait dalam bentuk endapan, maka proses penyaringan

fraksi lilin harus dilakukan ulang sampai ekstrait II bersih dari fraksi lilin. Ekstrait

II yang dihasilkan dari proses penyaringan fraksi lilin dipisahkan dari pelarut etanol

96% dengan menggunakan rotary vacuum evaporator dengan suhu 40˚C, RPM 70,

dan tekanan 220 mBar. Pemisahan pelarut etanol 96% yang terkandung dalam

ekstrait II menghasilkan minyak atsiri daun pandan wangi (absolute). Minyak atsiri

daun pandan wangi yang dihasilkan dari proses ekstraksi selanjutnya akan

dilakukan perhitungan rendemen dan pengujian mutu minyak atsiri daun pandan

wangi (warna, bobot jenis, indeks bias, kadar sisa pelarut, dan bilangan asam),

sehingga dapat diketahui waktu ekstraksi paling tepat untuk menghasilkan mutu

minyak atsiri daun pandan wangi terbaik dengan menggunakan metode ekstraksi

berbantu gelombang mikro.