Teknologi Ekstraksi

Indah Solihah

NATURAL MEDICINES

TRADITIONAL Necessity of PRACTICAL INCREASING

USAGE STOCK USAGE EFFECTIVENESS

FRESH DRIED EXTRACT- ACTIVE

PLANT PLANT PURIFIED CHEMICAL

MATERIALS MATERIALS EXTRACT CONSTITUENTS

DIRECTLY INFUSION PHARMA- PHARMA-

CONSUMED (DI GODOG) GEUTICAL CEUTICAL

(Lalapan) (DI REBUS) DOSAGE DOSAGE

JUICES (DI SEDUH) FORMS FORMS

JAMU

GENDONG

INSTABLE INPRACTICAL HYGROSCOPIC CONVENTIONAL

VOLUMINOUS VOLUMINOUS INSOLUBLE DRUG

STEPS OF EXTRACT PRODUCTION

1. PREPARATION OF STARTING MATERIALS

2. EXTRACTION

3. SEPARATION OF MENSTRUM FROM RESIDUAL MATERIAL

4. CONCENTRATION OF MENSTRUM

5. DRYING PROCESS

Penyiapan Bahan Baku

• Budidaya

Budidaya secara organik

• Teknologi Pascapanen

tahap paling kritis pada proses

pemanasan dan pengecilan ukuran

PENYIAPAN BAHAN BAKU

PROSES PENGERINGAN

TANAMAN HIDUP ORGAN YANG DIPANEN BAHAN KERING

FOTOSINTESIS SUPPLY NUTRISI KADAR AIR < 10%

BIOSINTESIS BERHENTI

REAKSI KADAR AIR > 10% DENATURASI

ENZIMATIK ENZIM MASIH AKTIF ENZIM

BERLANGSUNG MIKROBA MIKROBA

ALAMI HIDUP MATI

BAHAN DAN DEKOMPOSISI STABILITAS BAHAN

KANDUNGAN AKTIF KANDUNGAN AKTIF DAN KAND AKTIF

STABIL DAN KONTAMINASI FISIS DAN

FISIS DAN KIMIAWI MIKROBA KIMIAWI

Pengeringan Bahan

• Tujuan : mengurangi kadar air hingga <

10% guna mencegah tumbuhnya mikroba

dan terjadinya reaksi enzimatis tetapi juga

efek sinar UV thd bahan

• Persyaratan batas cemaran mikroba

• Persyaratan kadar kandungan kimia,

profil kromatografi dan makroskopis bahan

Pengeringan dengan Oven

• Jika terlalu cepat Face hardening,

bagian luar kering, bagian dalam basah

Reaksi enzimatis

• Jika temperatur terlalu tinggi Merusak

kandungan kimia termolabil seperti

alkaloid tertentu, senyawa lakton

Pengering-anginan

Pengeringan lambat Reaksi enzimatis

• Hidrolisis Ester :

Metil salisilat

Daun gondopura

Gaultheria fragrantissima Wall

Komponen balsam

Bensil asetat

Bunga melati

Jasminum officinale L.

Parfum dan Aromaterapi

OC

OH3C

C

O

OCH3

OH

ESTER (lanjutan)

Kencur (Kaempferia galanga L.)

Etil p-metoksi sinamat

Ekspektoran dan analgetik

Hidrolisis : etanol dan asam

p-metoksi sinamat

Selasih (Ocimum basilicum L.)

Linalil asetat

Parfum dan aromaterapi

Hidrolisis : linalil alkohol dan

asam asetat

O

C CH3

O

OCH3

C CH

CO

OC2H5

H

HIDROLISIS GLIKOSIDA

SELEDRI (Apium graveolens L.)

Apigenin-7-O-apiosil-glukosida

Apiin Apigenin

Polar Semipolar

larut dalam air larut dalam alkohol

Apiosil-glukosil-O O

O

OH

OH

O

O

OH

OH

HO

HIDROLISIS POLISAKHARIDA

Biji Sangkobak (Plantago major L.)

Daun Jati blanda (Guazuma ulmifolia Lamk.)

POLISAKHARIDA MONO/DISAKHARIDA - Water soluble fiber - Glukosa, galaktosa

- Musilago - Sakharosa, laktosa

- Molekul besar - Molekul kecil

- Sulit diabsorpsi - Mudah diabsorpsi

- Memperlancar defekasi - Sumber kalori

- Menekan nafsu makan - Menambah berat

- Pelangsing badan

ENZIM OKSIDASE & POLIMERASE

Mono dan seskuiterpen

(penyusun minyak atsiri)

oksidasi

Menjadi lebih gelap

polimerisasi

Resin

Tidak larut, toksik

ENZIM OKSIDASE & POLIMERASE

Mono dan seskuiterpen

(penyusun minyak atsiri)

oksidasi

Menjadi lebih gelap

polimerisasi

Resin

Tidak larut, toksik

Pengeringan dg Sinar Matahari

Resiko terkena Pancaran Sinar UV

Azulen - Temuhitam (Curcuma aeruginosa)

Chamazulen – Bunga kamomila (Matricaria chamomilla)

Sesquiterpen dg banyak ikatan rangkap

Berwarna biru kehitaman

Memucat oleh sinar matahari langsung

Kurkuminoid – Memucat oleh sinar UV

Klorofil daun – Menjadi abu-abu

Pengeringan dg ditutup kain hitam

Menghindari desinfektasi dg sinar radiasi

PEMBUATAN SERBUK

TEBAL LAPISAN BATAS

Jarak yang harus ditempuh oleh cairan penyari untuk mencapai zat

aktif didalam sel bahan

SEMAKIN HALUS SERBUK

SEMAKIN PENDEK TEBAL LAPISAN BATAS

SEMAKIN MUDAH PENETRASI PENYARI UNTUK

MENCAPAI ZAT AKTIF DI DALAM BAHAN

SEMAKIN EFEKTIF PROES PENYARIAN

DALAM REALITASNYA

TIDAK SELALU DEMIKIAN

BERBAGAI KERUGIAN YANG MUNGKIN TERJADI

JIKA BAHAN TERLALU HALUS

1. PENGUAPAN MINYAK ATSIRI KARENA BANYAK SEL YANG

PECAH

2. ZAT BALLAST YANG SEBENARNYA TIDAK LARUT KELUAR

SEL DAN MENGOTORI SARI

ZAT BALLAST LIPOFILIK : LEMAK,

KLOROFIL

RESIN

ZAT BALLAST HIDROFILIK: KARBOHIDRAT

PROTEIN

3. KECILNYA RUANG INTRA DAN INTER SELULAR

MEMAMPATKAN BAHAN DAN MENYUMBAT PERKOLATOR

4. RIMPANG DAN BIJI DENGAN KANDUNGAN AMILUM TINGGI

=> JIKA CAIRAN PENYARINYA AIR ATAU ALKOHOL

BERKADAR RENDAH AKAN MENGGUMPAL JIKA ADA

PEMANASAN

PENTINGNYA STANDARDISASI BERKAITAN

DG KANDUNGAN KIMIA DAN EFEK TERAPI

KANDUNGAN SIMPLISIA :

- Zat aktif – kadar berkaitan dg efek terapi

- Zat ballast - karbohidrat, protein, lemak,

klorofil, resin, tanin

- tidak terkait dg efek terapi

- membuat jenuh cairan penyari

- mempengaruhi kadar zat aktif

yang tersari

- Harus distandardisasi

KERUSAKAN FISIK SIMPLISIA

Kelembaban tinggi (Daerah tropis)

- Bahan higroskopik (agar-agar)

mengempal, basah, mencair

Diberi bahan penyerap air

Kelembaban rendah (Timur tengah,

Eropa)

- Simplisia kehilangan air secara perlahan

- Menjadi kisut

Pengepakan kedap udara

APA PERBEDAAN SARI

DENGAN EKSTRAK?

TAHAPAN PROSES EKSTRAKSI

１．PENETRASI CAIRAN PENYARI KE DALAM SEL

Tebal lapisan batas

Keras lunaknya sel bahan :

Daun, bunga, rimpang Lunak

Kayu dan beberapa jenis buah Keras

Cairan penyari – Semakin besar persentase gugus OH

semakin kuat daya penetrasinya

Air > Gliserol > Metanol > Etanol > Eter

2. MENGEMBANGNYA RUANG INTRA AND INTER

SELULAR KARENA TERISI CAIRAN PENYARI

TAHAPAN PROSES EKSTRAKSI (Lanjutan)

3. KONTAK ANTARA CAIRAN PENYARI DENGAN KANDUNGAN KIMIA BAHAN

4. PELARUTAN KANDUNGAN AKTIF DALAM CAIRAN PENYARI

- Kesesuaian polaritas – Like Dissolves Like

- Kejenuhan sari – Perkolasi (supply penyari baru) > Maserasi

- Pemanasan – Penurunan viskositas – Peningkatan kemampuan

untuk melarutkan kandungan aktif

- Pengadukan dan pengojogan– Peningkatan pelarutan kandungan aktif

5. DIFUSI KANDUNGAN AKTIF KELUAR SEL

Perbedaan konsentrasi antara cairan di dalam dan di luar sel –

Concentration equilibrium – Percolation > Maceration

Tekanan – Perkolasi (aliran cairan) > Maserasi

Bisa ditambah tekanan dari atas atau vakum dari bawah

SOLVENTS DISSOLVED CHEMICAL CONSTITUENT GROUPS

HEXANE , PETR ETHER Terpenoids (volatile oil), Triterpenes, Steroids, Coumarins,

Benzene, Toluene Polymethoxy flavones, Lipid, Resin, Chlorophylls,

Xanthophylls

CHLOROFORM All above mentioned groups, Anthraquinones, Free alkaloids,

Dichloromethane Curcuminoids, Free phenols

DIETHYL ETHER All above mentioned groups, Flavonoid aglycones, Phenolic

acids

ETHYL ACETATE All above mentioned groups, Flavonoid monoglycosides,

Acetone Quasinoids, Other glycosides

ETHANOL All above mentioned groups, Flavonoid diglycosides, Tannin, Amino

And other alcohols acids

HOT WATER All above mentioned groups starting from those dissolved in

diethyl ether, Alkaloid salts, Flavonoid polyglycosides,

Mono- and Disaccharides, and Proteins

Senyawa Larut Heksan, PE, Toluen

Monoterpen

Steroid antrasen Fenantren

Sinensetin

Senyawa Larut Kloroform dan DCM

Aloe-emodin

Kurkumin Eugenol

Senyawa Larut Dietil-eter

Kuersetin

Asam Salisilat

Asam Galat

Senyawa Larut Etil Asetat, Aseton

Digoxin Saponin

Senyawa Larut Alkohol

Apiin Rutin

FAKTOR KEMUNGKINAN PENYEBAB KERUSAKAN

KANDUNGAN KIMIA SAAT EKSTRAKSI

• Reaksi gugus hidroksi karbonil dan orto dihidroksi dg

logam berat dari peralatan ekstraksi (kurkumin,

flavonoid, fenol)

• Reaksi hidrolisis oleh asam (ester, glikosida)

• Reaksi pembentukan fenolat oleh basa (kurkumin, asam

fenolat)

• Kerusakan oleh pemanasan terhadap kandungan kimia

dengan banyak ikatan rangkap (kurkumin, karotenoid,

PUFA, terpenoid hidrokarbon)

FAKTOR PEMANASAN

Minyak atsiri

- Terpenoid hidrokarbon bertitik didih rendah

menguap, hilang

- Seskuiterpen lakton tidak stabil oleh panas

Senyawa dg banyak ikatan rangkap

- Karotenoid

- Kurkuminoid

FAKTOR pH

• Pada MMI III th 1979

- Nonaktivasi enzim dg pendidihan irisan

temulawak segar coklat kuning menyala

- Eksportir Yogya mendidihkan dg air kapur

- Kesalahan besar

- Minyak atsiri menguap bersama uap air

- Kurkumin terurai menjadi asam ferulat

PRODUKSI EKSTRAK

• PENGECILAN BAHAN – Grinder, Penyerbuk

• EKSTRAKSI – Maserasi, Perkolasi, Digesti,

Destilasi

DESTILASI

AIR UAP DAN AIR UAP

PEMISAHAN SARI DARI AMPAS

PRESS PRESS SPINNER PRESS DG

MEKANIK HIDROLIK (SENTRIFUGASI) PENGURANGAN

TEKANAN

PENGUAPAN SARI

PANCI PENGUAP PENGUAP DENGAN

TERBUKA PENGURANGAN TEKANAN

Faktor-faktor yg perlu dipertimbangkan

didalam pemilihan metode ekstraksi :

• Tujuan ekstraksi

• Skala ekstraksi

• Sifat-sifat senyawa yang diesktraksi

• Sifat pelarut yang digunakan

• Penggunaan ekstrak

• Daur ulang pelarut tunggal

Tujuan ekstraksi

• Substansi kimia yg identitasnya sdh

dikenal

• Meneliti golongan kimia

• Organisme yg digunakan pada ilmu

kedokteran tradisional

• Skrining

Skala

Skala kecil ǂ skala besar

Sifat-sifat senyawa yg

diekstraksi • Pengaruh pH

• Polaritas

• Termostabilitas

Sifat pelarut yang digunakan

• Volatilitas

• Toksisitas

• Reaktifitas

• Harga

Syarat pelarut :

• Aman terhadap pekerja

• Mudah diuapkan

• Sisa yg tertinggal dalam ekstrak tidak

berbahaya

• Tidak korosif terhadap peralatan

• Dapat digunakan kembali untuk ekstraksi

• Selektif

• Murah

Air

• Aman, dapat diuapkan secara terbuka

• Sisa yang tertinggal pada ekstrak juga

aman

• Perlu suhu relatif tinggi untuk menguapkan

• Resiko terkena cemaran mikroba selama

proses

Etanol/campuran etano-air

• Hampir semua golongan kandungan kimia

tanaman dapat larut

• Titik didih lebih rendah dibanding air

• Dapat digunakan kembali setelah

penguapan

• Tidak boleh diuapkan terbuka

• Sisa dalam ekstrak dapat bersifat toksik

jika dikonsumsi

Etil asetat

• Lebih selektif dibanding etanol

• Titik didih lebih rendah dibanding etanol

• Dapat digunakan kembali setelah

penguapan jika tidak terhidrolisis menjadi

etanol dan asam asetat

• Tidak boleh diuapkan terbuka

• Sisa dalam ekstrak dapat bersifat toksik

jika dikonsumsi

Heksan dan PE

• Bersifat lipofilik sehingga digunakan untuk

delipidasi

• Titik didih rendah sehingga mudah

diuapkan

• Dapat digunakan kembali setelah

penguapan

• Tidak boleh diuapkan terbuka

• Sisa dalam ekstrak dapat bersifat toksik

jika dikonsumsi

Pelarut lain

• Metanol : dilarang karena dapat merusak

syaraf mata

• Dietil eter : sangat mudah terbakar

• Kloroform : sangat iritatif thd kulit dan

mata

• Aseton : sisa dalam ekstrak bersifat

sangat toksik

• Benzen : karsinogenik

Penggunaan ekstrak

Daur ulang pelarut tunggal

PRODUCTION OF PURIFIED EXTRACT

- DELIPIDATION and FRACTIONATION

- SAPONIFICATION

- RESIN ELIMINATION

- DISTILLATION

- PRECIPITATION BY :

- Different solvent polarities

- Heavy metal – Poly phenol reaction

- Protein – Tannin reaction

- ALKALOID SEPARATION

DELIPIDATION AND FRACTIONATION

PLANT POWDER PLANT POWDER

PETROLEUM ETHANOL

ETHER

RESIDUE EXTRACT

NON POLAR RESIDUE ETHANOL

SUBSTANCES Chloroform Evaporation;

/Ether + Hot Water

SUSPENSION

RESIDUE EXTRACT CHCl3 Ether:

Ethanol /ETHER Ethyl acetate:

Butanol

EXTRACT

ETHANOL DIFFERENT

FRACTIONS

SAPONIFICATION

NON POLAR / LIPID EXTRACT

KOH Solution

SOAP WATER FRACTION

Ether

WATER ETHER

FRACTION FRACTION

(TRITERPENE

STEROID

CAROTENOID)

RESIN ELIMINATION

ETHANOLIC EXTRACT ETHANOLIC EXTRACT

Petroleum ether KOH ethanolic

/Hexane

PE/Hexanic INSOLUBLE PRECIPITATE SOLUBLE

FRACTION FRACTION (RESIN) FRACTION

CURCUMIN PIPERINE

DISTILLATION

NON POLAR/ LIPID EXTRACT

+ WATER

DISTILLATION

ESSENTIAL OIL NON VOLATILE

FRACTION