+Agustin Yumita S.Farm.,M.Si Institut Sains dan Teknologi Nasional

Ekstraksi

+Definisi Ekstraksi

Ekstraksi

Proses pemisahan bahan dari

campurannya dengan

menggunkan pelarut

Tahap awal mengisolasi

kandungan zat kimia

Suatu cara untuk menarik satu atau

lebih zat dari bahan asal

+Tujuan Ekstraksi

Telaah Fitokimia

Standarisasi Ekstrak

Isolasi

Bahan Baku

+Fakt

or-f

akto

r ya

ng m

emp

eng

aruh

i pro

ses

ekst

raks

i

Struktur komponen

Suhu

Tekanan

Matriks

+Ekstrak >>> Sediaan kental

Semua/hampir semua pelarut

diuapkan

Pelarut yang

sesuai

Ekstraksi senyawa

aktif (nabati/hewani)

+Hal-hal yang harus diperhatikan dalam pembuatan ekstrak :

1. Jumlah simplisia >>> perhitungan dosis obat. 2. Derajat kehalusan simplisia >>> luas permukaan yang

akan berkontak dengan pelarut untuk ekstraksi (20

mesh).

3. Jenis pelarut >>> keamanan dan efisiensi proses penarikan zat berkhasiat.

4. Temperatur / suhu penyari >>> jumlah dan kecepatan penyarian.

5. Lama waktu penyarian 6. Proses ekstraksi

+Pengelompokkan Ekstrak : 1. Ekstrak air : menggunakan pelarut air.

a. Dekok b. Infus c. Coque dengan cara menggodok tanaman obat/

jamu menggunakan api langsung.

d. Seduhan dengan menggunakan air mendidih. e. Maserasi

+Pelarut air masih luas digunakan karena beberapa alasan, yakni : 1. Mudah diperoleh 2. Murah 3. Aman 4. Mampu melarutkan zat Kekurangan pelarut air : 1. Ekstrak kering yang dihasilkan bersifat higroskopis. 2. ekstrak mudah rusak (ditumbuhi mikroorganisme)

+ 2. Tinktur : Sediaan cair yang dibuat dengan cara maserasi atau perkolasi simplisia. 3. Ekstrak cair (Liquidum extracts) : Hasil ekstraksi. 4. Ekstrak kental (Spissum extracts) : ekstrak yang diperoleh dari hasil pemekatan (sisa pelarut 15-25%). 5. Ekstrak kering (Siccum extracts) : ekstrak kental yang dikeringkan (dengan atau tanpa penambahan sesuatu) dan idealnya tidak ada sisa pelarut.

+Kriteria Pelarut

Selektif

Volatilitas tinggi

Dapat diregenerasi

Murah

Viskositas rendah

Ramah Lingkungan

Aman

+Metode Penguapan di Laboratorium

Evaporasi

perubahan bentuk cair >>> gas pelarut dan udara, penguapan biasa,tanpa ditampung pelarutnya. Ex: cawan penguap ditangas air

Vaporasi

perubahan bentuk cair >>> gas (molekul gas pelarut) dalam bejana vaporasi.Pelarutnya ditampung kembali melalui proses pendinginan. Ex: Rotary evaporator

Rotary vakum evaporator Ket: 1. Hot plate 2. Waterbath 3. Ujung rotor

sampel 4. Lubang

kondensor 5. Kondensor 6. Lubang

kondensor 7. Labu alas bulat

penampung 8. Ujung rotor

penampung

Prinsip Kerja Rotary vakum evaporator

Penurunan tekanan pada labu alas bulat dan pemutaran labu alas bulat agar pelarut dapat menguap lebih cepat dibawah titik didihnya, senyawa yang larut dalam pelarut tersebut tidak ikut menguap tetapi mengendap. Pemanasan dibawah titik didih pelarut bertujuan agar senyawa yang terkandung dalam pelarut tidak rusak oleh suhu tinggi.

Cawan penguap

+Penguap yang digunakan diIndustri Farmasi

Penguap berputar sentrifugal

Penguap film

Tabung penguap dengan gaya daur ulang diperkuat

Penguap lapis tipis dengan instalasi berputar

Tabung penguap dengan daur ulang otomatik

+Alat Pengering Ekstrak

Spray dryer

Pengering Gelombang Mikro

Freeze Dryer

Roller Dryer

Pengering Sabuk Vakum

Pengering oven

Pengering oven vakum

Spray Dryer

- Pengeringan konveksi - Untuk bahan yang tahan panas, tidak untuk bahan yang higroskopis - Suhu 180-230C - Hasil berupa serbuk Example bahan makanan hasil dari spray dryer : Biscuit, cocoa-

based food, cheese powder, coffee (instant), food colors, tea (instant), spices, etc.

Spray Dryer berupa alat yang digunakan untuk memproduksi tepung / bubuk (powder) dengan bahan dasar cair yang disemprotkan (hingga membentuk partikel halus) ke dalam ruang (chamber) yang telah dialiri udara panas (double jacket). Proses penyemprotan hingga menjadi partikel halus dikenal dengan proses Atomisasi dimana dalam proses ini diatur ukuran partikel dan jumlah alirannya.

Prinsip Kerja

Spray Dryer di Bidang Industri

+ Pengering Gelombang Mikro Menggunakan gelombang mikro dengan frekuensi 2400-2500 MHz Relatif Mahal Lebih cepat dan stabil Temperatur rendah Sanitation Aplikasi : Drying of vegetable extracts Pharmaceutical products Nutritional products

Freeze Dryer

Metode pengeringan yang memiliki keunggulan mempertahankan mutu hasil pengeringan. Baik untuk senyawa yang tidak tahan panas.

Dapat mempertahankan stabilitas produk (mempertahankan warna, aroma dan organoleptik lainnya). Lebih mudah disimpan daripada ekstrak kental.

Tidak disarankan untuk sampel yang mengandung glikosida.

Jenis Freeze dryer ada 2 yakni water freeze dryer, non-water freeze dryer.

Ekstrak air Ekstrak beku- Uap- Padatan

Skema Water- Freeze dryer

Air dibekukan

Diuapkan (penurunan tekanan)

Non-Water Freeze Dryer Ekstrak non air Pelarut diuapkan

Ekstrak kental Ditambahkan air Ekstrak air dibekukan

Ekstrak beku Diuapkan -Uap - Padatan

Roller Dryer - Suhu 100 -110C - Sampel harus tahan panas - Diindustri sering digunakan

Ada 2 jenis yakni : - Single roller dryer - Double roller dryer

Pengering Sabuk Vakum

vBiasanya untuk produksi dalam jumlah besar vAlat bergerak lebih lambat

Sampel

Berputar

Vacuum Belt Dryer

+ Pengering Oven

Pengering oven vakum

+Ada 2 proses yang berlangsung secara paralel selama proses ekstraksi : 1. Pembilasan senyawa-senyawa terekstraksi keluar dari sel tanaman. 2. Melarutnya senyawa-senyawa terekstraksi keluar dari sel tanaman melalui proses difusi, yakni : a. penetrasi pelarut ke dalam sel-sel tanaman dan pengembangan sel tanaman. b. proses disolusi / melarutnya senyawa yang tertarik. c. difusi senyawa terlarut untuk keluar dari sel-sel tanaman.

+Faktor-faktor yang mempengaruhi kesetimbangan

konsentrasi (antara pelarut dan residu):

1. perbandingan jumlah simplisia dan pelarut

2. proses disolusi zat dari sel-sel tanaman

3. perendaman dan pengembangan simplisia

4. proses difusi dari sel yang utuh

5. kecepatan tercapainya kesetimbangan

6. suhu dan pH

7. interaksi antara senyawa terlarut dengan senyawa

yang tidak larut

8. tingkat lipofilisitas (untuk sistem pelarut campur)

+Tekstur bahan simplisia Kandungan air bahan tumbuhan

Jenis senyawa yang akan diisolasi

Sediaan farmasi yang ingin diperoleh

Pemilihan metode ekstraksi tergantung pada :

*Info : "Perlu dilakukannya proses mematikan jaringan tumbuhan dengan cara mencelupkan bahan tanaman segar kedalam etanol mendidih untuk menghindari terjadinya proses enzimatis dan meningkatkan permeabilitas dinding sel.

+Macam-macam metode Ekstraksi Ekstraksi berdasarkan pelarut Cara Dingin : - Maserasi

- Perkolasi

Cara Panas : - Refluks - Soxhletasi - Digesti - Infus - Dekok

Destilasi Uap

Ekstraksi Cair-cair v Lintas arus (corong pisah) v Lawan arus (alat craig)

Cara lainnya : q Superkritik (CO2) q Ultrasonik q Energi listrik

+ Ekstraksi Cara dingin

Maserasi vSuatu metode pengekstrakkan (perendaman)

menggunakan pelarut dengan beberapa kali pengocokan atau pengadukan pada suhu kamar selama beberapa hari.

vPrinsip: Cairan penyari akan masuk kedalam sel melalui dinding sel akibat perbedaan konsentrasi didalam dan diluar sel. Larutan dgn konsentrasi tinggi akan terdesak keluar diganti larutan dgn konsentrasi rendah (difusi). Proses tersebut akan terjadi secara terus menerus hingga terjadi keseimbangan konsentrasi

Keuntungan : Peralatan yang digunakan cukup sederhana Kerugian : - Sampel keras tidak bisa menggunakan metode ekstraksi

ini, - Waktu ekstraksi yang relatif lama - Pelarut yang digunakan cukup banyak Modifikasi Metode Maserasi :

- Modifikasi maserasi melingkar - Modifikasi maserasi digesti - Modifikasi maserasi melingkar bertingkat - Modifikasi remaserasi - Modifikasi dengan mesin pengaduk

+Maserasi

Keterangan:

A. Bejana berisi sampel B. Tutup Bejana C. Pengaduk mekanik

+Perkolasi Suatu metode pengekstrakkan menggunakan alat

bernama perkolator dengan dialiri pelarut yang selalu baru hingga sempurna dalam keadaan sampel terendam pelarut pada suhu kamar.

Prinsip : Cairan berpori dialiri dari atas ke bawah melewati sampel yang diletakkan dibejana silinder dengan sekat berpori, cairan penyari yang terus mengalir akan mendesak zat aktif keluar dan larut hingga mencapai keadaan jenuh.

Keuntungan : - Sistem pengaliran cairan penyari meningkatkan difusi - Kemungkinan terjadinya kejenuhan sangat kecil

Kerugian :

- Cairan penyari yang digunakan cukup banyak Macam modifikasi :

- Perkolasi biasa - Perkolasi bertingkat - Perkolasi bertekanan - Perkolasi sinambung

Simplisia dihaluskan

Direndam dalam pelarut tertentu

Dimasukkan kedalam

perkolator

Diperkolasi hingga diperoleh perkolat tertentu

1. Perkolasi Biasa

+ Perkolasi

+ Perkolasi dibidang industri

2. Perkolasi Bertingkat Perkolasi biasa yang menggunakan beberapa perkolator, sampel dibagi dalam sejumlah bagian perkolator, setiap perkolator diambil perkolatnya dalam jumlah tertentu dan selanjutnya digunakan sebagai cairan penyari untuk perkolasi tahap selanjutnya. Keuntungan metode ini : Penghematan menstrum (pelarut). Hanya untuk pembuatan ekstrak cair yang mengandung zat berkhasiat yang tidak tahan atau rusak oleh pemanasan Kerugian : Tidak dapat digunakan untuk ekstraksi sampai habis.

3. Perkolasi Bertekanan Metode ini tidak bisa menggunakan perkolasi biasa karena sampel yang digunakan mempunyai derajat halus yang sangat kecil,diperlukan alat bantu berupa pompa vakum penghisap (diacolator) agar perkolat dapat turun kebawah.

+ Ekstraksi cara Panas

Refluks Suatu metode ekstraksi yang menggunakan

pelarut pada temperatur titik didihnya selama waktu tertentu dengan pendingin balik, sampel yang digunakan relatif kasar dan tahan panas.

Prinsip : Sampel dan cairan penyari dalam labu alas bulat dipanaskan, uap cairan penyari akan terkondensasi oleh kondensor, molekul cairan penyari turun kembali ke labu alas bulat dan menyari sampel kembali,proses tersebut terjadi secara terus menerus hingga mencapai keadaan jenuh, pergantian pelarut terjadi sebanyak 3-4 kali dalam 2-4jam.

Keuntungan : - Baik untuk sampel yang memiliki tekstur kasar Kerugian : - Volume pelarut yang dipakai cukup banyak

- Perlu pengawasan atau operator - Alat ekstraksi yang cukup rumit

+ Refluks

Air keluar

Air masuk

Sampel dan pelarut

Kompor listrik

kondensor

+

Soxhlet u Mengekstrak suatu bahan dengan pelarutan secara berulang dengan pelarut yang sesuai. Sampel diletakkan didalam thimble (selongsong),diletakkan diatas tabung distilasi, dididihkan dan dikondensasikan di atas sampel. uPrinsip Sampel yang telah dihaluskan diletakkan didalam thimble, pelarut dimasukkan kedalam labu bulat. Saat pelarut dididihkan, uapnya naik menuju pipa pendingin, tetesan pelarut akan masuk kedalam thimble,volume telah terpenuhi didalam thimble, sari akan dialirkan lewat sifon menuju labu. Note: Pelarut yang digunakan cukup rumit. ex : petroleum ether, ethyl ether, chloroform, benzene dan lain-lain

Kelebihan : Pelarut yang digunakan lebih sedikit (efesiensi bahan). Waktu ekstraksi yang lebih cepat.

Kekurangan : Pelarut yang digunakan harus mudah menguap, metode ekstraksi ini hanya untuk senyawa yang tahan panas.perlengkapan yang rumit

Digesti"

Proses penarikan simplisia dengan cara merendam sampel

yang diaduk secara kontinu dalam pelarut tertentu diatas suhu kamar (40-50C).

Infus

Proses penarikan simplisia dengan menggunakan pelarut air pada temperatur penangas air (96 - 98C) selama 15-20 menit. Karena sampel dibuat dengan menggunakan pelarut air maka ekstrak cair tidak boleh lebih dari 24 jam.

Dekok

u Metode infusa dengan waktu yang lebih lama, yakni 30 menit

TERIMA KASIH

+DESTILASI UAP

Destilasi Uap

Tehnik pemisahan yang umumnya digunakan untuk komponen aromatik dari tumbuhan.

Pemisahan dan pemurnian campuran suatu komponen cair dengan titik didih mencapai hingga200oC atau lebih.

Bahan baku (komponen cair) dipanaskan, komponen aromatik dikumpulkan melalui penyulingan oleh pendingin balik.

ALAT DESTILASI

Pemisahan dalam jumlah besar Umumnya untuk skrining sampel cair Relatif tidak mahal dan mudah Kelebihan

Tidak selektif. Terbatas untuk pemisahan berdasarkan titik didih. Beberapa komponen senyawa tidak tahan panas Lambat Hanya untuk sampel dalam jumlah besar Kekurangan

+EKSTRAKSI CAIR-CAIR ECC (CORONG PISAH )

Ekstraksi cair-cair

Ekstraksi cair-cair dikenal sebagai ekstraksi pelarut dan partisi yakni metode untuk memisahkan senyawa berdasarkan

kelarutannya dalam dua fase yang tidak saling bercampur, biasanya air dan pelarut organik.

Ekstraksi cair-cair merupakan tehnik dasar dalam laboratorium kimia, umumnya menggunakan corong pisah.

Dua zat terlarut dapat dipisahkan jika koefisien partisi mereka

berbeda.

Kp = Craff Cekstr

Corong Pisah

Craff Pelarut yang mengandung zat

Cekstr Pelarut yang digunakan untuk mengekstraksi

Kp Koefisien partisi

Syarat pelarut untuk ekstraksi cair-cair, yakni: Kelarutan rendah dalam air kekentalan rendah dalam air Tidak mudah terbakar Tidak membentuk emulsi dengan air Tidak mudah menguap saat diekstraksi

+Ekstraksi Lawan Arus (Alat Craig)

+Lawan arus (Alat Craig)

Merupakan tehnik ekstraksi pelarut dimana kedua cairan yang tidak dapat bercampur, bergerak dengan arah yang berlawanan dalam suatu kontak berkesinambungan satu sama lain sehingga zat-zat terlarut dapat terpisah.

Dikembangkan oleh Lyman C. Craig.

Tehnik ini pada kenyataannya fase yang satu tidak bergerak, fase yang lain bergerak lebih tepat disebut lawan arus semu (Pseudo counter current)

+Ekstraksi Superkritikal Karbondioksida

Ekstraksi Superkritikal Karbondioksida v Ekstraksi fluida superkritik merupakan tehnik baru ekstraksi dari bahan

mentah.

v Umumnya metode ekstraksi ini menggunakan karbondioksida sebagai pelarut ekstraksi. Titik didih CO2 hingga 100 atm sebagai pelarut ekstraksi.

v Karbondioksida yang jika dibawah tekanan normal mengalami perubahan langsung dari padat menjadi gas, proses ini disebut sublimasi.

Karbondioksida bersifat non-polar, memiliki tegangan permukaan yang

rendah, dan dapat digunakan untuk ekstraksi bahan material yang

mengandung komponen aromatik.

v Salah satu proses identifikasi menggunakan metode ekstraksi ini contohnya pada decaffeinated kopi.

Temperatur kritis adalah suhu tertinggi yang dapat mengubah fase gas suatu zat menjadi fase cair dengan cara menaikkan

tekanan. Sedangkan tekanan kritis adalah tekanan tertinggi yang dapat

mengubah fase cair suatu zat menjadi fase gas dengan cara menaikkan temperatur. Pada kondisi ini fluida memiliki sifat

di antara cairan dan gas.

+Kelebihan CO2 sebagai pelarut, yakni :

1. Tidak berwarna 2. Tidak berbau 3. Tidak beracun 4. Tidak mudah terbakar 5. Mudah diperoleh dengan tingkat kemurnian tinggi 6. Ramah lingkungan 7. Tidak meninggalkan residu

Ekstraksi superkritik

Mengurangi penggunaan pelarut organik

Ekstrak yang diperoleh bebas dari pelarut

Menggunakan CO2 sebagai pelarut ekstraksi.

Secara fisiologis tidak berbahaya sama sekali

Temperatur operasi bisa rendah sekalipun tekanannya tinggi

Aman

Keuntungan

Alat ini sangat jarang ditemui dan mahal Kerugian

+Ekstraksi Ultrasonik

Ultrasonik Menggunakan ultrasound dengan frekuensi range antara 20kHz 2000kHz

Ekstraksi ultrasonik dapat menyebabkan gangguan fisik baik pada dinding maupun membran sel biologis yang berdampak pada penetrasi pelarut yang lebih baik

Tehnik ini lebih diterapkan dilaboratorium

+ Prinsip Dasar Mengamati sifat dari gelombang ultrasonikyang dirambatkan melalui medium yang dilewati. Pada saat gelombang merambat, medium yang dilewatinya akan mengalami getaran. Getaran akan memberikan pengadukan yang intensif terhadap proses ekstraksi. Pengadukan akan meningkatkan osmosis antara bahan dengan pelarut sehingga akan meningkatkan proses ektraksi.

+Ekstraksi Ultrasonik

Cara Kerja Ekstraksi Ultrasonik

Gelombang ultrasonik terbentuk dari pembangkit ultrason secara lokal dari kavitasi mikro pada sekeliling bahan yang akan diekstraksi, terjadi pemanasan pada bahan tersebut, dan melepaskan senyawa ekstrak.

Terjadi kerusakan dinding sel sehingga membebaskan kandungan senyawa yang ada di dalamnya dan pemanasan lokal pada cairan dan meningkatkan difusi ekstrak.

Energi kinetik dilewatkan ke seluruh bagian cairan diikuti dengan munculnya gelembung kavitasi pada dinding atau permukaan sehingga meningkatkan transfer massa antara permukaan padat cair.

Efek mekanik yang ditimbulkan adalah meningkatkan penetrasi dari cairan menuju dinding membran sel, mendukung pelepasan komponen sel, dan meningkatkan transfer massa.

Diindustri jarang dipakai sehingga publikasi mengenai penggunaan tehnik ini masih sedikit.

Kelebihan : Meningkatkan permeabilitas dinding sel

Kekurangan: Keterbatasan alat dan mahal

+Ekstraksi Energi Listrik

+Ekstraksi energi listrik

Metode ini menggunakan medan listrik dan medan magnet sebagai sumber energi listriknya. Akibat energi listrik tersebut menyebabkan meningkatnya gelombang spontan dan gelombang tekanan yang tinggi

+TERIMA KASIH