BAB IITINJAUAN PUSTAKA

2.1 Tanaman Cengkeh

2.1.1 Sejarah

Daerah asal tanaman cengkeh, secara pasti belum diketahui.

Dilihat dari sejarah perkembangan dan penyebarannya, ada yang

menganggap cengkeh berasal dari Pulau Makian di Maluku Utara, ada

pula yang berpendapat Filipina dan teori terakhir menyebut Iran

sebagai daerah asal cengkeh, namun sampai akhir abad ke-18

Indonesia merupakan satu-satunya negara penghasil cengkeh di dunia.

Sejak tahun 200 Masehi, setelah cengkeh diperdagangkan di

Eropa, orang-orang Arab dan Portugis tertarik dan mencari sumber

rempah-rempah itu di daerah Timur Jauh dan akhirnya menemukan

kepulauan Maluku. Selama beberapa abad, perdagangan rempah-

rempah, termasuk cengkeh, dipegang oleh bangsa Portugis. Pasaran

cengkeh di Eropa menjadi ramai dan Lisabon menjadi pasar cengkeh

yang penting pada tahun 1513.

Dengan perantaraan pedagang-pedagang Tiongkok pada abad

kedua, cengkeh telah sampai ke negara-negara perbatasan Romawi

dan pada permulaan abad ke-17 monopoli perdagangan cengkeh (dan

rempah-rempah lainnya) telah jatuh ke tangan Belanda setelah

berturut-turut dipegang oleh pedagang-pedagang Tiongkok, Portugis

dan Arab. Pada tahun 1769 seorang kapten Perancis berhasil

menyelundupkan beberapa pohon cengkeh yang berasal dari Gebe dan

Seram ke kepulauan Reunion. Dari sana cengkeh tersebut disebarkan

ke Zanzibar, Pemba dan Madagaskar sehingga sejak abad ke-19

merupakan negara penghasil cengkeh terbesar di dunia.

Pada waktu Inggris berkuasa di Indonesia sekitar tahun 1800,

15.000 pohon cengkeh telah dipindahkan dari Maluku ke Penang dan

antara tahun 1850-1870 cengkeh dari Maluku telah mulai disebarkan

ke daerah lain di Indonesia seperti Sumatera, Sulawesi dan Pulau Jawa

5

Gambar 2.1 : Tanaman Cengkeh (Syzygium aromaticum)(sumber : http://mungkacity.blogspot.com/2011/04/budidaya-tanaman-cengkeh.html)

dengan daerah pertanaman seperti Sumatera Barat, Bengkulu,

Lampung, Aceh, Minahasa, Bogor, Banten, Purwakarta dan

Purwokerto.

2.1.2 Sistematika Tanaman Cengkeh

Divisi : Spermatophyta

Sub Divisi: Angiospermae

Kelas : Dicotyledoneae

Sub kelas : Monochlamydae

Bangsa : Caryophylalles

Suku : Caryophillaceae

Famili : Myrtaceae

Spesies : Syzygium aromaticum

2.1.3 Morfologi Tanaman Cengkeh

Cengkeh merupakan tanaman tropis berakar tunggang,

bercabang panjang dan kuat. Tanaman ini tingginya dapat mencapai

20-30 meter dan dapat berumur lebih dari 100 tahun. Tajuk tanaman

cengkeh umumnya berbentuk kerucut, piramida atau piramida ganda

dengan batang utama menjulang ke atas. Cabang-cabangnya sangat

banyak dan rapat, pertumbuhan agak mendatar dan ukurannya relatif

kecil jika dibandingkan dengan batang utama. Daunnya kaku dengan

kedua ujungnya yang runcing serta berwarna hijau atau hijau

kemerahan. Daun-daun ini biasanya keluar per periode. Ujung ranting

6

dalam satu periode akan mengeluarkan satu set daun yang terdiri atas

lima pasang. Masing-masing pasang terdiri atas dua daun yang

terletak saling berhadapan. Cengkeh memiliki 4 jenis akar yaitu akar

tunggang, akar lateral, akar serabut dan akar rambut. Tanaman

cengkeh mulai berbunga setelah berumur 4-6 tahun tergantung pada

jenis tanaman, pemeliharaan tanaman dan kesuburan tanah. Bunga

cengkeh bertangkai pendek, panjangnya 12-19 mm, berwarna hijau

pada waktu muda, kemudian setelah cukup tua berwarna kemerahan

dan akhirnya merah.

Famili Myrtaceae meliputi kira-kira 3000 spesies, berupa

tanaman berpohon tinggi maupun semak yang terdapat di daerah-

daerah tropis dan subtropis. Diantara semua spesies dalam famili

Myrtaceae, cengkeh merupakan salah satu yang mengandung minyak

atsiri.

Tanaman cengkeh mempunyai sifat khas karena semua bagian

pohon mengandung minyak, mulai dari akar, batang, daun sampai

bunga. Kandungan minyak cengkeh pada bagian-bagian tanaman

tersebut bervariasi jumlahnya namun kadar minyak yang paling tinggi

terdapat pada bagian bunga.

2.1.4 Komposisi Kimia Bunga Cengkeh

Bunga cengkeh mengandung minyak atsiri dan fixed oil yang

diperoleh dengan cara distilasi dan ekstraksi dengan menggunakan

pelarut. Minyak atsiri dan fixed oil mengandung eugenol dan

kariofilen yang merupakan komponen kimia yang memberikan rasa

getir dan bau pedas dari cengkeh. Bunga cengkeh mengandung

komponen metil-amil keton dan kristal kalsium oksalat.

7

Tabel 2.1 : Komposisi Kimia Bunga Cengkeh

No. Komponen Bunga Cengkeh Nilai (%)

1. Air 5,0-8,3

2. Abu 5,3-7,6

3. Minyak atsiri 14,0-21,0

4. “Fixed oil” dan resin 5,0-10,0

5. Protein 5,0-7,0

6. Serat kasar 6,0-9,0

7. Tanin 10,0-18,0

2.1.5 Standar Mutu Bunga Cengkeh

Di Indonesia belum ada suatu standar mutu yang pasti untuk

bunga. Di Pemba dan Madagaskar telah ditetapkan standar mutu

bunga cengkeh untuk ekspor yaitu kadar air tidak lebih dari 16%,

kotoran 5% dan bunga pecah 10%. Di Belanda, syarat mutu bunga

cengkeh antara lain kadar abu maksimum 8%, kadar pasir maksimum

1% dan kadar minyak atsiri minimum 12%.

2.2 Minyak Bunga Cengkeh

2.2.1 Komposisi dan Sifat Fisik Minyak Bunga Cengkeh

Tabel 2.2 : Komposisi dan Sifat Fisik Minyak Bunga Cengkeh

No. KomponenBerat

Molekul

Titik

Didih

(oC)

Bobot

Jenis d425

Indeks

Bias nD20

1. Eugenol 164,20 253 1,0651 1,5412

2. Eugenol asetat 204,24 282 1,0870 1,5207

3. Kariofilen 456,69 125 0,9659 1,4988

4. Metil salisilat 152,14 223,5 - 1,1840

5.Metil-n-amil

keton32 151-152 0,8170 1,4063

6. Metil alkohol 32,0464,5-

64,70,7914 1,3306

7. Furfural 96,08 160,17 1,1616 1,5266

8

8. Metil benzoat 136,14 199,60 1,0880 1,5181

9.Metil-n-amil

karbinol116,20 160,40 0,8187 1,4310

10. Furfural alkohol 98,10 170-171 1,1615 1,4860

11. Metil furfural 110,11 184-186 1,1365 1,0720

12.Metil-n-heptil

karbinol144,25 193-194 0,8471 1,4290

13. Vanilin 152,14 264 1,0560 -

2.2.2 Isolasi Minyak Bunga Cengkeh

Menurut Gunawan dan Mulyani (2004), minyak atsiri umumnya

diisolasi dengan empat metode.

1. Metode Distilasi

Diantara metode-metode isolasi yang paling lazim dilakukan

adalah metode distilasi. Beberapa metode distilasi yang populer

dilakukan di berbagai perusahaan industri distilasi minyak atsiri,

antara lain sebagai berikut :

a. Metode distilasi kering (langsung dari bahannya tanpa

menggunakan air). Metode ini paling sesuai untuk bahan tanaman

yang kering dan untuk minyak-minyak yang tahan pemanasan

(tidak mengalami perubahan bau dan warna saat dipanaskan),

misalnya oleoresin dan copaiba.

b. Distilasi air, meliputi distilasi air dan uap air dan distilasi uap air

langsung. Metode ini dapat digunakan untuk bahan kering

maupun bahan segar dan terutama digunakan untuk minyak-

minyak yang kebanyakan dapat rusak akibat panas kering.

Seluruh bahan dihaluskan kemudian dimasukkan ke dalam bejana

yang bentuknya mirip dandang. Dalam metode ini ada beberapa

versi perlakuan.

1) Bahan tanaman langsung direbus dalam air.

9

2) Bahan tanaman langsung masuk air tetapi tidak rebus. Dari

bawah dialirkan uap air panas.

3) Bahan tanaman ditaruh di bejana bagian atas sementara uap air

dihasilkan oleh air mendidih dari bawah dandang.

4) Bahan tanaman ditaruh di dalam bejana tanpa air dan

disemburkan uap air dari luar bejana.

2. Metode Penyarian

Metode penyarian digunakan untuk minyak-minyak atsiri yang

tidak tahan pemanasan seperti cendana. Kebanyakan dipilih metode

ini karena kadar minyaknya di dalam tanaman sangat rendah/kecil.

Bila dipisahkan dengan metode lain, minyaknya akan hilang selama

proses pemisahan. Pengambilan minyak atsiri menggunakan cara ini

diyakini sangat efektif karena sifat minyak atsiri yang larut sempurna

di dalam bahan pelarut organik nonpolar.

3. Metode Pengepresan atau Pemerasan

Metode pemerasan/pengepresan dilakukan terutama untuk

minyak-minyak atsiri yang tidak stabil dan tidak tahan pemanasan

seperti minyak jeruk (citrus), juga terhadap minyak-minyak atsiri

yang bau dan warnanya berubah akibat pengaruh pelarut penyarian.

Metode ini hanya cocok untuk minyak atsiri yang rendemennya relatif

besar.

4. Metode Enfleurage

Metode enfleurage adalah metode penarikan bau minyak atsiri

yang dilekatkan pada media lilin. Metode ini digunakan karena

diketahui ada beberapa jenis bunga yang setelah dipetik, enzimnya

masih menunjukkan kegiatan dalam menghasilkan minyak atsiri

sampai beberapa hari/minggu, misalnya bunga melati, sehingga perlu

perlakuan yang tidak merusak aktivitas enzim tersebut secara

langsung.

10

Menurut Rochim Armando (2009), minyak atsiri umumnya

diisolasi dengan tiga metode yaitu metode distilasi dengan air, distilasi

dengan uap dan distilasi dengan air-uap

1. Distilasi dengan air

Metode distilasi dengan air (water distillation) merupakan

metode paling sederhana jika dibandingkan dengan dua metode

distilasi yang lain. Pada metode ini, bahan yang akan didistilasi

dimasukkan ke dalam ketel distilasi yang telah diisi air. Dengan

begitu, bahan bercampur langsung dengan air. Selain metodenya

sangat sederhana, bahan ketel pun relatif mudah didapatkan. Uap yang

dihasilkan dari perebusan air dan bahan dialirkan melalui pipa menuju

ketel kondensor yang mengandung air dingin sehingga terjadi

pengembunan (kondensasi). Selanjutnya, air dan minyak ditampung

dalam tangki pemisah. Pemisahan air dan minyak dilakukan

berdasarkan perbedaan bobot jenis.

2. Distilasi dengan air dan uap

Distilasi dengan air dan uap (water and steam distillation)

disebut juga sebagai metode kukus. Pada metode pengukusan ini,

bahan diletakkan di atas piringan atau plat besi berlubang seperti

ayakan yang terletak beberapa sentimeter di atas permukaan air. Pada

prinsipnya, metode distilasi ini menggunakan uap bertekanan rendah.

Perbandingan antara cara pertama dan kedua hanya terletak pada

pemisahan bahan dan air. Namun, penempatan keduanya masih dalam

satu ketel distilasi. Selanjutnya, uap air dan minyak akan mengembun

dan ditampung dalam tangki pemisah. Pemisahan air dan minyak atsiri

dilakukan berdasarkan bobot jenis.

3. Distilasi dengan uap

Distilasi dengan uap (steam distillation) pada sistem ini, air

sebagai sumber uap panas terdapat dalam “boiler” yang letaknya

terpisah dari ketel distilasi. Uap yang dihasilkan mempunyai tekanan

lebih tinggi dari tekanan udara luar. Proses distilasi dengan uap ini

11

baik jika digunakan untuk distilasi bahan baku minyak atsiri berupa

kayu, kulit batang, maupun biji-bijian yang relatif keras.

2.2.3 Isolasi Eugenol dari Minyak Bunga Cengkeh

Isolasi eugenol dapat dilakukan melalui beberapa jenis proses

pemurnian (isolasi), diantaranya yaitu proses ekstraksi, distilasi

fraksionasi (rektifikasi), kromatografi kolom, ekstraksi superkritik dan

distilasi molekuler. Selama ini, telah dilakukan pengambilan eugenol

hanya dengan proses ekstraksi menggunakan NaOH dan

menghasilkan kadar eugenol sebesar 82,6% (Sri Suhenry, 2001).

Selain itu, juga telah dilakukan pengambilan dengan cara ekstraksi

minyak daun cengkeh menggunakan NaOH berlebih dan

dilanjutkan proses pengasaman dengan larutan HCl pekat. Kadar

eugenol yang diperoleh hanya sekitar 86% (Sediawan, 2003). Dari

proses ekstraksi ini, kelemahan terjadi pada proses recovery pelarut.

Eugenol dapat diisolasi dengan cara minyak daun cengkeh hasil

distilasi ulang ditambah dengan larutan NaOH. Jumlah mol NaOH

yang digunakan harus proporsional dengan kandungan eugenol dalam

minyak daun cengkeh. Reaksi ini hanya melibatkan eugenol yang

bereaksi dengan NaOH membentuk Na-eugenolat yang larut dalam

air. Setelah reaksi berlangsung akan diperoleh dua lapisan. Lapisan

atas merupakan senyawa atau komponen dalam minyak daun cengkeh

selain eugenol. Lapisan bawah yang mengandung eugenol dipisahkan

dari lapisan atas. Eugenol dapat diperoleh dengan mengasamkan

larutan eugenolat dengan menambahkan HCl hingga pH 3. Pada akhir

reaksi terbentuk dua lapisan yang mana lapisan atas mengandung

eugenol (Sastrohamidjojo, 2004).

12

2.2.4 Analisis Sifat Fisiko-Kimia Minyak Bunga Cengkeh

1. Analisis Sifat Fisik

Pemeriksaan sifat fisik minyak atsiri dapat berupa pemeriksaan

pendahuluan, bobot jenis, putaran optik, indeks bias dan kelarutan

dalam etanol.

a. Pemeriksaan Pendahuluan

Pemeriksaan dilakukan terhadap warna, kejernihan dan bau.

Pemeriksaan ini bersifat subjektif sehingga tidak dapat

menggambarkan mutu minyak atsiri secara tepat.

b. Bobot jenis

Alat yang sering digunakan disebut piknometer. Bobot jenis

minyak umumnya berkisar diantara 0,696-1,119 dan kebanyakan

bobot jenis minyak tersebut tidak melebihi nilai1,000. Penentuan

bobot jenis adalah salah satu cara analisis yang dapat menggambarkan

kemurnian minyak.

Umumnya, nilai bobot jenis minyak atsiri dinyatakan pada suhu

15o/15oC. Untuk minyak yang membeku pada suhu tersebut, nilai

bobot jenis dinyatakan pada suhu yang lebih tinggi dan dibandingkan

dengan bobot jenis air pada suhu 15oC, misalnya nilai bobot jenis

minyak mawar dinyatakan pada suhu 30o/15oC.

c. Putaran Optik

Alat yang digunakan untuk mengukur putaran optik disebut

polarimeter. Setiap jenis minyak atsiri mempunyai kemampuan

memutar bidang polarisasi cahaya ke arah kanan (dextro rotatory)

dengan tanda (+) atau ke kiri (levo-rotatory) dengan tanda (-).

Besarnya perputaran bidang polarisasi ini ditentukan oleh jenis

minyak, suhu, panjang kolom yang berisi minyak dan panjang

gelombang cahaya yang dipakai.

Nilai putaran optik minyak atsiri biasanya dilakukan pada suhu

kamar dan tidak dilakukan koreksi pada berbagai tingkat suhu kecuali

terhadap minyak sitrus yang mengandung terpene aktif dalam jumlah

13

besar. Minyak atsiri yang akan dianalisis harus bebas dari endapan

dan suspensi. Jika minyak atsiri tersebut mengandung air, harus

dikeringkan dengan Na2SO4 anhidrat dan kemudian disaring terlebih

dahulu.

d. Penetapan Indeks Bias

Refraktometer adalah alat yang tepat dan cepat untuk

menetapkan nilai indeks bias. Pengukuran nilai indeks bias biasanya

dilakukan pada suhu 20oC yang mana nilai indeks bias tersebut akan

berubah dengan perubahan suhu.

Dalam menentukan indeks bias, minyak harus dijauhkan dari

panas dan cuaca lembab karena udara dapat berkondensasi pada

permukaan prisma yang dingin. Akibatnya akan timbul kabut pemisah

antara prisma gelap dan terang sehingga garis pembagi tidak terlihat

jelas. Jika minyak larut dalam air, garis pembatas akan kelihatan lebih

tajam, tetapi nilai indeks biasnya akan menjadi rendah. Jika nilai

indeks bias tersebut diukur pada suhu di atas 20oC, maka nilainya

harus ditambah dengan faktor koreksi, sedangkan jika di bawah 20oC,

harus dikurangi dengan nilai koreksi.

e. Kelarutan dalam Etanol

Minyak atsiri dapat larut dalam etanol pada perbandingan dan

konsentrasi tertentu. Dengan demikian dapat diketahui jumlah dan

konsentrasi etanol yang dibutuhkan untuk melarutkan secara

sempurna sejumlah minyak atsiri. Umumnya minyak atsiri yang

mengandung persenyawaan oxygenated terpene lebih mudah larut

daripada yang mengandung terpene. Nilai kelarutan minyak akan

berkurang karena pengaruh umur minyak. Hal ini disebabkan

terjadinya polimerisasi minyak selama penyimpanan. Senyawa

polimer yang terbentuk akan menurunkan daya larutnya dalam etanol.

Proses polimerisasi mudah terjadi terutama dalam minyak yang

mengandung sejumlah besar terpene yang disebabkan oleh pengaruh

cahaya, sinar dan air dalam minyak.

14

Etanol yang biasanya digunakan untuk menentukan kelarutan

minyak atsiri adalah etanol dengan konsentrasi 50%, 60%, 65%, 70%,

75%, 80%, 90% dan 95%. Nilai konsentrasi tersebut didasarkan atas

volume pada suhu 15,56o/15,56oC. Untuk memperoleh etanol yang

lebih encer biasanya dibuat dari etanol 96% dengan volume tertentu.

Kemudian ditimbang dan dicampur dengan air distilasi pada

perbandingan tertentu sehingga didapatkan konsentrasi etanol yang

dinginkan. Konsentrasi etanol dapat juga diketahui dengan menguji

nilai bobot jenisnya pada suhu 15,56o/15,56oC.

Tabel 2.3 : Pembuatan Etanol Encer

EtanolBobot jenis pada 15,56o/15,56oC

95% etanol dalam volume (gr)

Air distilasi (gr)

50606570758090100

0,93420,91330,90190,88990,87710,86360,83360,8151

4605646196767347969271000

540436381324266204730

2. Analisis Sifat Kimia

Pemeriksaan sifat kimia minyak atsiri, beberapa diantaranya

dapat berupa pemeriksaan bilangan asam dan ester.

a. Penetapan bilangan asam

Sebagian besar minyak atsiri mengandung sejumlah kecil asam

organik bebas yang terbentuk secara alamiah atau yang dihasilkan dari

proses oksidasi dan hidrolisis ester. Bilangan asam suatu minyak

didefinisikan sebagai jumlah milligram potassium hidroksida yang

dibutuhkan untuk menetralkan asam bebas dalam 1 gram minyak.

Dalam penentuan bilangan asam, biasanya dipergunakan larutan alkali

lemah untuk menghindari penyabunan persenyawaan ester yang

terdapat dalam minyak atsiri. Senyawa fenol akan bereaksi dengan

alkali hidroksida sehingga dapat dipergunakan untuk menentukan

adanya senyawa asam fenolat dalam minyak atsiri.

15

Bilangan asam suatu minyak bertambah bila umur minyak atsiri

bertambah, terutama akibat oksidasi aldehid dan hidrolisis ester.

Minyak yang telah dikeringkan dan dilindungi dari pengaruh udara

dan cahaya mempunyai jumlah asam organik bebas yang relatif lebih

kecil.

b. Penetapan bilangan ester

Penentuan jumlah ester sangat penting dalam menentukan nilai

minyak atsiri. Jumlah ester dapat dinyatakan dengan bilangan ester,

yaitu jumlah milligram potassium hidroksida yang dibutuhkan untuk

menyabunkan ester yang terdapat dalam 1 gram minyak.

2.2.5 Standar Mutu Minyak Bunga Cengkeh

Tabel 2.4 : Komposisi dan Sifat Fisik Minyak Bunga Cengkeh berdasarkan SNI 06-4267-1996

No. Jenis Uji Satuan Persyaratan

1. Bobot jenis (BJ) 150

150 - 1,04-1,07

2. Putaran optik (α D) - Sampai-1o35’

3. Indeks bias (nD) 20o - 1,529-1,537

4. Eugenol % 80-95

5. Minyak Pelikan - Negatif

6. Minyak Lemak - Negatif

7.Kelarutan dalam etanol

70%-

1:2 jernih, seterusnya

jernih

2.2.6 Faktor – faktor yang Mempengaruhi Mutu Minyak Cengkeh

Mutu minyak cengkeh sangat ditentukan oleh sifat dan senyawa

kimia yang terkandung di dalamnya. Sifat fisik seperti bobot jenis,

indeks bias, putaran optik, dan kelarutan di dalam etanol 70% dapat

dijadikan kriteria untuk menentukan kemurnian minyak.

Apabila bobot jenis, indeks bias dan putaran optik menunjukkan

angka yang tertinggi, kemungkinan minyak cengkeh tersebut

mengandung bahan-bahan lain seperti minyak mineral dan lemak.

16

Apabila sifat itu menunjukkan angka yang rendah maka kemungkinan

minyak tersebut mempunyai kadar eugenol yang rendah.

2.2.7 Kegunaan Minyak Cengkeh

Beberapa jenis minyak atsiri dapat digunakan sebagai bahan

antiseptik internal atau eksternal, bahan analgesik, heamolitik,

sedative dan stimulan untuk obat sakit perut. Minyak atsiri

mempunyai sifat membius, merangsang atau memuakkan. Selain itu

beberapa jenis minyak atsiri lainnya dapat digunakan sebagai obat

cacing.

Minyak atsiri dapat menetralisir bau yang tidak enak dari bahan,

misalnya seperti bau busuk pada kulit sintetik. Saat ini sudah dapat

dibuat beberapa minyak atsiri dari bahan mentah yang dahulu

dikesampingkan atau dilupakan karena baunya yang kurang disukai.

Sebagai contoh ialah penambahan senyawa-senyawa aromatik ke

dalam produk tertentu, seperti karet sintetik dan latek, ternyata lebih

menguntungkan produsen (Guenther, 1987).

Di bidang kesehatan minyak atsiri digunakan sebagai aroma

terapi. Aroma yang muncul dari minyak atsiri dapat menimbulkan

efek menenangkan yang pada akhirnya dapat digunakan sebagai terapi

psikis. Dalam hal perawatan kecantikan, minyak atsiri digunakan

sebagai campuran bahan kosmetik. Kehadiran minyak atsiri dapat

memberikan aroma khas pada produk. Beberapa produk kosmetik

yang membutuhkan peran atsiri untuk memperkuat efeknya yaitu

parfum, sabun, pasta gigi, sampo, lotion, dan deodorant. Pada

makanan, minyak atsiri yang ditambahkan berfungsi sebagai

penambah aroma dan penambah rasa. Dalam pembuatan makanan

olahan, tak jarang bahan yang digunakan hanya sedikit menggunakan

bahan utama. Oleh sebab itu, kehadiran minyak atsiri dapat

memperkuat aroma dan rasa sehingga produk makanan serasa

memiliki cita rasa yang tak kalah dengan produk aslinya (Rochim

Armando, 2009).

17