buku ajar: teknologi bahan alameprints.unlam.ac.id/1539/1/buku_ajar_-_teknologi_bahan...buku ajar:...

BukuAjar:TeknologiBahanAlam

i


ii

BUKUAJAR

TEKNOLOGIBAHANALAM

AgungNugroho

Diterbitkanoleh:LambungMangkuratUniversityPress,2017d.a.PerpustakaanPusatUniversitasLambungMangkuratJl.H.HasanBasry,KayuTangi,Banjarmasin70123Telp/Faks.0511-3305195

HakciptadilindungiolehUndang-Undang.DilarangMemperbanyakbukuinisebagianatauseluruhnya,dalambentukdancaraapapun,baiksecaramekanikmaupunelektronik,termasukfotokopi,rekaman,danlain-laintanpaizintertulisdaripenerbit.

xiv-155h18,2x25cmCetakanpertama,Februari2017Layout:AgungNugroho

ISBN978-602-6483-12-6

9 786026 483126


iii

PRAKATA

Buku Ajar Teknologi Bahan Alam ini disusun sebagai bahan pengajaran

pada mata kuliah Teknologi Minyak Atsiri, Rempah, dan Fitofarmaka bagi

mahasiswa Teknologi Industri Pertanian. Buku ini juga dapat dijadikan sebagai

bahanbantubagimahasiswaFarmasidanKimiauntukmemahamitentangkimia

bahanalam,teknologisediaanbahanalam,danfarmakognosi.

Bahan alam sendiri dapat didefinisikan sebagai substansi kimia golongan

metabolit sekunder yang dapat berupa senyawa tunggal maupun campuran

beberapa senyawadalambentukekstrak atau sediaan kering, yangberasal dari

bagian tertentu atau keseluruhan tubuh suatu agen hayati (tumbuhan,

mikroorganisme, ataupun hewan) yang dimanfaatkan karena efek

farmakologisnya. Bahan alam memiliki potensi yang luar biasa untuk

dikembangkan menjadi produk yang bernilai tinggi baik sebagai produk

farmasetik, nutrasetik, makanan fungsional, maupun kosmetik. Pengelolaan

bahanalammelaluikegiatanindustrimembutuhkanlandasanpengetahuanyang

kuatmengenaikarakteristikbahanyangmenjadimaterialutamanya.

Untuk itu buku ini disusun guna membekali mahasiswa dengan

pengetahuanmengenaikarakteristikbahanalambesertateknologiekstraksidan

proses lanjutannya. Buku ini terdiri dari delapan bab yang dimulai dari

pengetahuan tentang bahan alam dan metabolit sekunder, pengetahuan

mengenaikelompok-kelompokmetabolit sekunder,pengetahuantentangragam

produk dan pemanfaatan bahan alam, dilanjutkan dengan teknik seleksi dan

penyiapanbahan,teknikekstraksi, teknikfraksinasidan isolasi,kemudiansecara


iv

lebihkhususdisampaikanmengenaiteknik-teknikekstraksiminyakatsiribeserta

pengelompokkandansifat-sifatnya.

Denganmemahamidelapanbab tersebut,diharapkanmahasiswamemiliki

landasan yang cukup tentang pengetahuan bahan alam beserta cara

penanganannya dalam rangka mengembangkan potensi bahan alam Indonesia

menjadi produk-produk yang bernilai tinggi yang bermanfaat baik secara

fungsionalmaupun ekonomi bagimasyarakat luas. Terima kasih kepada semua

pihak yang telah berperan dalam mewujudkan buku ini, baik secara langsung

maupun tidak langsung. Semoga buku ini bermanfaat dan berkontribusi bagi

perkembangandankemajuandalampengelolaanbahanalamdiIndonesia.

Banjarbaru,Januari2017.

Penulis


v

DAFTAR ISI

PRAKATA iii

DAFTARTABEL ix

DAFTARGAMBAR x

1.BAHANALAMDANMETABOLITSEKUNDER 11.1.DeskripsiSingkat 11.2.Relevansi 21.3.Kompetensi 21.4.Pengantar 31.5.PengertianBahanAlam(NaturalProducts) 31.6.MetabolitSekunderdanFitokimia 61.7.AgroindustriBahanAlam 81.8.Rangkuman 101.9.Latihan 111.10.BacaanLanjutanyangDianjurkan 11

2.KELOMPOKSENYAWAMETABOLITSEKUNDER 132.1.DeskripsiSingkat 132.2.Relevansi 132.3.Kompetensi 142.4.Pengantar 142.4.1.Terpenoid 142.4.1.1.Monoterpene 162.4.1.2.Sesquiterpene 172.4.1.3.Diterpene 182.4.1.4.Triterpene 192.4.1.5.Tetraterpene 202.4.1.6.Saponin 21

2.4.2.Alkaloid 222.4.3.Fenolik 242.4.3.1.Flavonoid 252.4.3.2.Non-flavonoid 32

2.5.Rangkuman 382.6.Latihan 382.7.BacaanLanjutanyangDianjurkan 39

3.RAGAMPRODUKBAHANALAM 40


vi

3.1.DeskripsiSingkat 403.2.Relevansi 403.3.Kompetensi 413.4.Pengantar 413.5.MinyakAtsiri(EssentialOils) 413.5.1.PengertiandanKarakteristikMinyakAtsiri 413.5.2.SumberMinyakAtsiri 423.5.3.PemanfaatanMinyakAtsiri 44

3.6.ProdukFarmasetik(Pharmaceuticals) 453.7.ProdukKosmetik(Cosmetics) 483.8.ProdukNutrasetik(Nutraceuticals) 503.9.ProdukHerbaldiIndonesia 513.9.1.Jamu 523.9.2.ObatHerbalTerstandar(OHT) 533.9.3.ObatFitofarmaka 54

3.10.Rangkuman 553.11.Latihan 573.12.BahanBacaanyangDianjurkan 57

4.PEMILIHANDANPENYIAPANBAHAN 584.1.DeskripsiSingkat 584.2.Relevansi 594.3.Kompetensi 594.4.Pengantar 594.5.PemilihanBahan 604.5.1.Seleksi 604.5.2.Identifikasi 61

4.6.PenyiapanBahan 614.6.1.Pemanenan(Koleksi)Bahan 614.6.2.Pengeringan 634.6.3.PengecilanUkuran 66


5.TEKNIKEKSTRAKSIBAHANALAM 705.1.DeskripsiSingkat 705.2.Relevansi 715.3.Kompetensi 715.4.Pengantar 725.5.PrinsipEkstraksi 725.5.1.Maserasi 745.5.2.Perkolasi 76


vii

5.5.3.EkstraksidenganReflux 785.5.4.EkstraksidenganSoxhlet 795.5.5.EkstraksidenganUltrasonikasi 815.5.6.EkstraksidenganPelarutBertekanan(PressurizedSolvent

Extraction) 835.6.MenentukanTeknikEkstraksidanPelarutyangTepat 865.7.Rangkuman 875.8.Latihan 885.9.BahanBacaanyangDianjurkan 89

6.TEKNIKFRAKSINASIDANISOLASIBAHANALAM 906.1.DeskripsiSingkat 906.2.Relevansi 906.3.Kompetensi 916.4.Pengantar 916.5.FraksinasiEkstrakBahanAlam 926.5.1.Fraksinasidenganliquid-iquidextraction. 936.5.2.Fraksinasidengankolomkromatografi 95

6.6.IsolasiSenyawaMetabolitSekunder 966.6.1.PrinsipKromatografi 1006.6.2.TipeKromatografi 1036.6.3.KromatografiKolom 1056.6.4.KromatografiLapisTipis 110


7.TEKNIKEKSTRAKSIMINYAKATSIRI 1177.1.DeskripsiSingkat 1177.2.Relevansi 1187.3.Kompetensi 1187.4.Pengantar 1187.5.EkstraksidenganDestilasi 1197.5.1.Destilasidenganair(waterdestillation) 1197.5.2.Destilasidenganairdanuap(waterandsteamdestillation) 1217.5.3.Destilasidenganuap(steamdestillation) 123

7.6.EkstraksidenganTeknikPengepresan 1247.7.EkstraksidenganPelarutOrganik 1257.8.Enfleurasi(Ekstraksidenganlemakdingin) 1267.9.Ekstraksidenganmetodemaserasi(lemakpanas) 1297.10.Rangkuman 1307.11.Latihan 1317.12.BahanBacaanyangDianjurkan 132


viii

8.KELOMPOKDANSIFATFISIKOKIMIAMINYAKATSIRI 1338.1.DeskripsiSingkat 1338.2.Relevansi 1348.3.Kompetensi 1348.4.Pengantar 1348.5.PengelompokkanMinyakAtsiri 1358.5.1.Terpene 1358.5.2.Ester 1368.5.3.Aldehida 1368.5.4.Ketone 1378.5.5.Alkohol 1378.5.6.Fenol 137

8.6.SifatFisikMinyakAtsiri 1388.6.1.Aromayangkhas. 1388.6.2.BeratJenis 1398.6.3.IndeksBias 1398.6.4.PutaranOptik 1408.6.5.KelarutandalamAlkohol 1418.6.6.Warna 142

8.7.SifatKimiaMinyakAtsiri 1438.7.1.BilanganAsam 1438.7.2.BilanganEster 143

8.8.ReaksiyangMempengaruhiSifatKimiaMinyakAtsiri 1448.8.1.ReaksiOksidasi 1448.8.2.ReaksiHidrolisis 1448.8.3.ReaksiResinifikasi 144

8.9.ProsesyangMempengaruhiPerubahanSifatFisikdanKimiaMinyakAtsiri 145

8.9.1.PenyimpananBahan 1458.9.2.ProsesEkstraksi 145


DAFTARPUSTAKA 147

GLOSARIUM 149

INDEX 152

PROFILPENULIS 155


ix

DAFTAR TABEL

Tabel3.1.Sejumlahsenyawaaktifmetabolitsekunderbesertasumbertanamandanefekfarmakologisnya 46

Tabel3.2.Contohbahanalamyangdimanfaatkansebagaiprodukperawatankulit. 49

Tabel3.3.Contohbahanalamyangdimanfaatkansebagaiprodukperawatanrambut. 49

Tabel5.1.Sifatfisikdankimiabeberapapelarutorganikyangdigunakanpadaekstraksibahanalam 87

Tabel8.1.StandarmutufisikdankimiaminyaknilamberdasarkanSNI06-2385-2006. 143


x

DAFTAR GAMBAR

Gambar1.1.Akarkuningdanbentukekstraknya. 5

Gambar1.2.Jalurbiosintesismetabolitsekunderpadatumbuhan. 7Gambar1.3.Pemanfaatanbahanalamdalamindustri. 9

Gambar2.1.Stuktursenyawaterpenoidmyrceneyangtersusunatasduasturkturisoprene. 15

Gambar2.2.Strukturkimiageranylpyrophosphate. 16

Gambar2.3.Strukturkimialimonen. 17

Gambar2.4.Rimpangjaherdanstrukturkimiazingiberene. 18Gambar2.5.Retinol,sebuahcontohditerpen. 19

Gambar2.6.Ginsengdanginsenoside. 20Gambar2.7.Beta-karoten,sebuahtetraterpenyangpenting. 21

Gambar2.8.Saponindanbusasaponinpadateh. 22

Gambar2.9.Kafeindalambijikopi. 23Gambar2.10.Strukturumumflavonoid. 25

Gambar2.11.Flavonol(kiri)danflavone(kanan). 26Gambar2.12.Quercetin(kiri)dankaempferol(kanan). 27

Gambar2.13.Hyperoside,glukosidadariquercetin. 28

Gambar2.14.Flavone(kiri)danisoflavone(kanan). 29Gambar2.15.Strukturumumisoflavonesertahesperidin(isoflavone

padabuahjeruk). 30

Gambar2.16.Strukturkimiacatechin. 31Gambar2.17.Strukturumumanthocyanidin(agliconedari

anthocyanin). 32Gambar2.18.Tigakemungkinanposisihidroksilpada

hydroxybenzoicacid. 33

Gambar2.19.Gallicacid(trihydroxybenzoicacid). 34Gambar2.20.Hydroxycinnamicacid(kiri)dancinnamicacid(kanan).

35


xi

Gambar2.21.Caffeicacid(kanan)dancoumaricacid(kiri). 35

Gambar2.22.Salahsatucontohtanin(tannicacid). 37

Gambar3.1.Beberapapemanfaatanminyakatsirisebagaiprodukkesehatan. 44

Gambar3.2.Perbedaanprodukfarmasetikdannutrasetik. 50

Gambar3.3.Logojamu,obatherbalterstandar,danfitofarmaka. 52Gambar3.4.Logojamu. 53

Gambar3.5.Logoobatherbalterstandar. 54Gambar3.6.Logoobatfitofarmaka. 55

Gambar4.1.Pemanenan(koleksi)bahantanamanuntukekstraksi. 62

Gambar4.2.Prosespengeringanbahanalamdalamruangan. 63Gambar4.3.Pengeringanbahandidalamoven. 64

Gambar4.4.Pengeringanmenggunakansebuahfreezedryer. 65Gambar4.5.Pengecilanukurandenganmortar. 66

Gambar5.1.Prosesmaserasiskalakecil. 74

Gambar5.2.Prosesperkolasimenggunakanbeberapaperkolator. 76Gambar5.3.Ekstraksiskalakecildenganreflux. 78

Gambar5.4.Esktraksidengansoxhlet. 80

Gambar5.5.Contohekstraksimaserasidenganbantuanalatultrasonikasi(PowerSonic420). 82

Gambar5.6.Mekanismeekstraksidenganbantuanultrasonikasi. 83Gambar5.7.Bagian-bagianalatekstraksidenganpelarutbertekanan. 84

Gambar6.1.Prosesfraksinasipadasebuahlabupemisahdanterbentuknyaduafaseyangterpisah. 94

Gambar6.2.Prosesevaporasidenganrotaryvacuumevaporator. 95

Gambar6.3.Contohprosesisolasibeberapasenyawaflavonoiddariekstrakmetanoldaunpepaya(Caricapapaya). 99

Gambar6.4.Strukturkimiadannamasenyawaflavonoidhasilisolasidariekstrakdaunpepaya. 100

Gambar6.5.Prinsipkromatografidalampemisahansenyawa. 101

Gambar6.6.Contohkromatografikolomdengantekananmedium(MPLC). 104

Gambar6.7.Prosespackingkromatografikolom. 106


xii

Gambar6.8.Kolomkromatografidengansampelyangsiapdielusi. 107

Gambar6.9.Koleksifraksidarihasilelusikromatografikolom. 109

Gambar6.10.Pengerjaan(spotting)TLC. 110Gambar6.11.ContohTLCdiamatidibawahsinarUV. 111

Gambar6.12.Perbedaanprinsipnormalphasedanreversedphasepadakromatografilapistipis. 112

Gambar7.1.Metodeekstraksimelaluidestilasidenganair. 120

Gambar7.2.Metodeekstraksimelaluidestilasidenganairdanuap. 121Gambar7.3.Penyulinganminyakatsiridenganteknikdestilasiair

danuap. 122

Gambar7.4.Metodeekstraksimelaluidestilasidenganuap. 123Gambar7.5.Metodeekstraksimelaluipengepresan. 124

Gambar7.6.Metodeekstraksidenganpelarutorganik. 125Gambar7.7.Metodeekstraksidenganenfleurasi. 128

Gambar7.8.Metodeekstraksidenganmaserasilemakpanas. 130


1

1. BAHAN ALAM DAN

METABOLIT SEKUNDER

1.1. DeskripsiSingkat

Bahan alam secara khusus diartikan sebagai segalamaterial organik yang

dihasilkan oleh alam yang telah dipelajari dan dibuktikan baik secara empiris

maupun secara tradisional melalui pengalaman penggunaan turun temurun

memiliki khasiat tertentu untuk kesehatan baik dalam bentuk segar, sediaan

kering,ekstrak,maupunsenyawa tunggalhasilpemurnian.Padaeramodern ini

ada kecenderungan pola hidup yangmengarah pada penggunaan bahan-bahan

alami sebagai zat berkhasiat baik untuk pengobatan, perawatan kesehatan dan

kebugaran, kosmetika, makanan fungsional, maupun untuk produk perawatan

tubuh sehari-hari. Fenomena ini semakin meningkatkan pamor bahan alam

sebagai pilihan karena dinilai lebih aman ataumemiliki efek negatif yang lebih

rendah.Nilaiekonomisbeberapabahanalampunsemakinmeningkatyangdiikuti

dengan semakin berkembangnya berbagai penelitian untuk mengembangkan

produk-produk yang berbasis pada bahan alam. Saat ini, bidang penelitian dan

industribahanalammenjadisalahsatubidangyangprospektifdanmemilikimasa

depanyangbaikkarenakebutuhanakanbahaninisemakinmeningkat.

Untuk itu, pengenalan mengenai teknologi, metode-metode atau teknik-

teknikdasarpenelitiandanpemanfaatanbahanalammenjadiprodukyanglebih


2

bernilaitinggimenjadisangatperluuntukmahasiswateknologiindustripertanian.

Sudah barang tentu, pengenalan dasar-dasar bahan alam ini perlu diberikan

sebagailandasandalammempelajariproseslanjutdaripemanfaatanbahanalam.

Pada bab ini dijelaskan mengenai pengertian dasar bahan alam dan juga

metabolitsekunderataufitokimiayangmerupakankomponenutamadaribahan

alam. Selain itu juga dijelaskan mengenai agroindustri pengolahan bahan alam

besertacontohdanprospeknya.

1.2. Relevansi

Bab tentang pengetahuan dasar bahan alam dan metabolit sekunder ini

pentingdisajikansebagailandasanuntukmemahamimetabolitsekundersebagai

komponen utama bahan alam serta bagaimana mekanisme kerja metabolit

sekundersehinggadapatmemberikanmanfaatbagimanusia.

1.3. Kompetensi

Setelah menyelesaikan bab ini, mahasiswa akan mampu memahami dan

menjelaskankembalibeberapahalsebagaiberikut:

1. Pengertianbahanalam

2. Pengertianmetabolitsekunder

3. Prinsipkerjametabolitsekundersebagaikomponenutamabahanalam

4. Jenis-jenisbahanalam

5. Contoh-contohpemanfaatanbahanalam

6. Agroindustri bahan alam dan manfaatnya dalam peningkatan nilai

tambah.


3

1.4. Pengantar

Bahan alam memiliki spektrum yang sangat luas. Mentimun yang kita

santap sebagai lalapan yang kita tujukan sebagai bahan serat yang akan

memperlancar pencernaan dan juga untukmenjaga tekanan darah dari potensi

darah tinggi adalah sebuah contoh pemanfaatan bahan alam, yaitu mentimun.

Senyawa menthol yang diformulasikan menjadi sebuah produk balsam yang

digunakan untuk melegakan dan menyegarkan dada dan tenggorokan juga

merupakanpemanfaatanbahanalam.Untukitupadababinidijelaskanmengenai

pengertian bahan alam, komponen utamanya, bagaimana komponen utama

tersebutbekerjadanapasajaefek-efeknya,sertabagaimanapemanfaatanbahan

alam sebagai komoditas agroindustri untuk dikembangkan menjadi produk

dengannilaitambahlebihtinggi.

1.5. PengertianBahanAlam(NaturalProducts)

Secara harfiah bahan alam dapat diartikan sebagai bahan-bahan yang

bersumber dari alam (natural resources), seperti hasil budidaya pertanian, hasil

perikanandaratdanlaut,hasilhutan,ataupunhasiltambangataubahanmineral.

Tetapidalambidang-bidangilmuterkaitkimiaorganik,farmasi,danilmupangan,

bahan alam (natural products) pada umumnya mengacu pada metabolit-

metabolitsekunderbaikdalambentuksediaankering,ekstrak,ataupunsenyawa

tunggal yang bersumber darimakhluk hidup, baik tumbuhan, hewan (terutama

hewan laut), maupun mikroorganisme. Di Indonesia, istilah ‘bahan alam’ lebih

umum digunakan daripada ‘produk alam’ atau ‘produk alami’ sebagai padanan

untuknaturalproducts.

Samuelsson (1999) mendefinisikan natural products sebagai produk yang

dihasilkanolehalamyangmeliputi:(1)seluruhorganisme(tumbuhan,hewan,dan

mikroorganisme) yang telah diproses secara sederhana dengan tujuan untuk


4

pengawetan,sepertipengeringan,(2)bagiandariorganisme,sepertidaun,bunga,

atauorgantertentudarihewan,(3)ekstrakdariorganismeataubagianorganisme,

serta(4)komponentunggal(alkaloids,coumarins,flavonoids,lignans,glycosides,

terpenoids,steroids,dll.).Dalampraktiknya,istilahnaturalproductslebihbanyak

didefinisikan sebagai senyawametabolit sekunder, dengan bobotmolekul (BM)

rendahyangdihasilkanolehorganismetertentuyangtidakdiperuntukkansebagai

nutrisi pokok dalam proses pertumbuhannya, tetapi lebih bersifat sebagai

komponenpenunjang,sepertisebagaialatperlindunganatausebaliknyasebagai

mediapenarikperhatianterhadaporganismelain(Cannell,1998).

Dengandemikian,bahanalamdapatdidefinisikansebagaikomponenatau

substansi kimia yang merupakan metabolit sekunder (secondary metabolites)

yang dapat berupa komponen tunggal/murni hasil isolasi maupun yang masih

berupa campuran komponen dalam bentuk ekstrak, sediaan kering dari bagian

tertentu atau keseluruhan dari suatu organisme baik tumbuhan, mikroba,

ataupun hewan yang dieksplorasi dan dimanfaatkan karena efek farmakologis

(pharmacological effect), efek terapi (therapeutic effect), antioksidan

(antioxidative effect), antibakteri (antibacterial), atau kemampuannya sebagai

bahan pewarna (coloring agent), penyedap (flavoring agent), pengharum

(parfuming agent), pengikat (fixative agent), serta karena aktivitas biologis

(biological activity) lainnya seperti kemampuan sebagai pestisida alami (natural

pesticide).

Sebagai contoh yang mudah adalah bahan pewarna alami, yaitu produk

pewarna yang dihasilkan dari proses isolasi, ekstraksi, ataupun pengeringan

bagian tertentu dari suatu bagian tumbuhan. Contoh pewarna alami dalam

bentuk senyawa tunggal adalah berberine, sumber warna kuning yang dapat

diisolasidaribeberapatanaman,sepertiakarkuning(Arcangelisiaflava,Gambar

1.1) atau berberry (Berberis vulgaris). Selain memberikan efek warna kuning,


5

berberinejugamemilikikemampuanmemberikanberbagaiefekfarmakologidan

terapi(ImanshahidiandHosseinzadeh,2008).

Gambar1.1.Akarkuningdanbentukekstraknya.

Ekstrak kunyit yang mengandung curcuminoids juga dapat digunakan

sebagai pewarna kuning dalam bentuk ekstrak selain juga memberikan efek

farmakologi (Anandet al., 2007). Selain itu serbuk cabe kering jugamerupakan

contohpewarnamerahdalambentuksediaankeringyangmengandungcapsaicin

sebagai bahan aktifnya yang juga memiliki efek farmakologi. Bahan alam tidak

terbatas pada sumber-sumber organisme di darat saja tapi juga dari organisme

yanghidupdi air, sebagai contohnyabeberapa senyawa terpenoids, flavonoids,

dan saponins juga telah diisolasi dari timun laut (Stichopus japonicus) serta

memilikiberbagaimacamefekfarmakologi(Husni,2011).

Dalam pemanfaatannya, komponen atau substansi-substansi kimia bahan

alam diprosesmenjadi produk lanjutan baik sebagai bahan baku untuk produk

lanjutannya atau produk jadi dengan standarisasi, keamanan, serta kepraktisan

dalampenggunaandancarakonsumsinyauntukmeningkatkannilaiekonominya.


6

Obat, bahan obat, neutraceuticals, functional foods, nutritional supplements,

produkherbal,aromaterapi,pewarnaalami,bumbualami,parfumsertaberbagai

produklokaldenganistilahtertentusepertijamudiIndonesia,merupakancontoh

pemanfaatan bahan alam dengan memberikan sentuhan teknologi untuk

meningkatkanguna(function)dannilainya(value).

Darisegipemanfaatannyabahanalamberbedadenganbahanalamlainnya,

seperti bahan pangan (food atau nutritional food), di mana ditujukan untuk

memenuhi kebutuhan nutrisi pokok (karbohidrat, lemak, protein, asam amino),

atauprodukperikanan,produkkerajinan,bahantambang,produkminyakdangas,

dan lain sebagainya, di mana sama-sama menggunakan bahan yang dihasilkan

olehalam.Inilahyangmembedakanbahanalamdenganbahandarialam(natural

sources)lainnya.

1.6. MetabolitSekunderdanFitokimia

Seperti telah dijelaskan sebelumnya bahwa komponen utama dari bahan

alam adalah metabolit sekunder, maka metabolit sekunder sendiri dapat

didefinisikan sebagai senyawa dengan berat molekul rendah yang ditemukan

dalam jumlah minor pada organisme yang memproduksinya karena tidak

berfungsi sebagai komponenesensialdalammetabolismeataupenopangpokok

dari kelangsungan hidup dari organisme tersebut, melainkan lebih berfungsi

sebagai penunjang seperti agen pertahanan diri, perlawanan terhadap penyakit

ataukondisikritis,ataupunberperansebagaihormon.

Sementara itu, ada istilah lain yaitu fitokimia (phytochemicals). Dari asal

usul katanya,maka terdiri dariphyto dan chemicals. Fito (phyto) dalam bahasa

latinberarti tumbuhan, sedangkanchemicalsberarti bahan-bahankimia. Secara

harfiah dapat dikatakan fitokimia adalah bahan-bahan atau senyawa-senyawa

kimia yang dihasilkan oleh tumbuhan. Dalam penggunaannya terutama dalam

bidang kimia bahan alam, fitokimia diartikan sebagai metabolit sekunder yang


7

khusus dihasilkanoleh tumbuhan. Dengandemikiandapat didefinisikanbahwa

fitokimia adalah senyawa kimia non nutrisi yangmemiliki fungsi-fungsi proteksi

atau pertahanan yang diproduksi di dalam sel tumbuhan. Gambar 1.2

memperlihatkan kelompok-kelompok metabolit sekunder yang dihasilkan oleh

tumbuhanmelalui beberapa jalur biosintesis yangbersumber atauberawal dari

metabolitprimerhasilprosesfotosintesis.

(http://science.marshall.edu/)

Gambar1.2.Jalurbiosintesismetabolitsekunderpadatumbuhan.

Sementara itu, metabolit primer adalah molekul dengan BM tinggi serta

memiliki struktur yang relatif sama di setiap organisme, seperti karbohidrat,

lemak, protein, vitamin, dan asam nukleat. Meskipun metabolit primer juga

merupakanbahanyangdiproduksiolehalam, tetapi secaraumumtidakdisebut

sebagaibahanalam,namunlebihdekatsebagainutrisiataubahanpangan(foods).


8

Metabolit sekunder dipelajari dalam bidang ilmu Kimia Bahan Alam atau Kimia

Organik Bahan Alam, sedangkan metabolit primer dipelajari pada bidang ilmu

Biokimia. Metabolit primer menjadi bahan dasar dalam biosintesis beberapa

kelompokmetabolitsekunder,sepertiterlihatpadaGambar1.2.

1.7. AgroindustriBahanAlam

Seorang petani yang menanam jahe, kemudian memanen dan

membersihkannya, lalumenjualnya, sudah dapat dikatakanmelakukan kegiatan

industri (industri primer). Seorang ibu yang membeli jahe di pasar, kemudian

mengolahnyamenjadi ekstrak jahe instan lalumenjualnyadalamkemasan yang

sederhanatentunyajugamerupakankegiatanindustri,dandapatdiklasifikasikan

dalam industri sekunder. Sebuah pabrik jamu yang mendatangkan jahe dalam

skala besar kemudian mengolahnya menjadi minuman jahe instan dengan

kemasanmodernyangmenarikjugatermasukdalamindustrisekunder.

Sebuah laboratorium yang menyediakan jasa analisis kualitas produk

(kandungannutrisiataumetabolit)kepadaperusahaanpengolahanjahetadijuga

dikategorikan sebagai sebuah industri (industri jasa/industri tersier). Lebih jauh

lagi, sebuah laboratorium yang melakukan riset mendalam untuk meneliti

mengenai senyawa metabolit sekunder dari jahe, aktivitas biologis atau efek

farmakologisnya,kemudianmenciptakansebuahformulaprodukyangterstandar

dan kemudianmenjualnya kepadaperusahan lain untukdiproduksi dalam skala

besar maka laboratorium tadi telah melakukan kegiatan industri kuarter

(quaternaryindustry).

Dari ilustrasi dan penjelasan di atas, dapat ditarik sebuah benang merah

bahwa industri merupakan sebuah kegiatan untuk memperoleh pendapatan

(income)baikdenganmenjualprodukmaupunjasa,termasukdidalamnyalisensi

ataudisainproduk.Industrisekunderdicirikandenganadanyausahapengolahan

(processing)untukmenciptakannilai tambah(addedvalue)daribahanbakunya.


9

Sedangkan industriprimer tidakmelakukannya,kalaupunadanilai tambahyang

diciptakan, persentasenya sangat kecil. Industri tersier memberikan pelayanan

jasa (service), sedangkan industri kuartermenghasilkandanmenjual lisensiatau

disainproduk.

Dengandemikian, agroindustri atau industri agroatau industri pertanian

dalam lingkup khusus pemanfaatan bahan alam ini dapat didifinisikan sebagai

kegiatan industri yang ditujukan untuk menghasilkan pendapatan dengan cara

menciptakan nilai tambah dari suatu bahan alam, baik yang diperoleh melalui

prosesbudidaya/pertanianataupundengancaramengambilsecaralangsungdari

alam(ekstraktif).Dengandemikianprodukbahanalamadalahsalahsatuoutput

atauprodukdarikegiatanagroindustri.

(http://www.nutraceuticalsworld.com/)

Gambar1.3.Pemanfaatanbahanalamdalamindustri.

Di sisi lain, produk bahan alam juga dapat berperan sebagai input atau

materialagroindustri,jikaproduktersebutdiproseslanjutmenjadiprodukdengan

nilai tambah yang lebih tinggi. Dengan demikian, berdasarkan bahan bakunya,

makaagroindustridapatmencakupareayangsangatluas,yaituprodukkimianon


10

pangan(karet,lipid,fiberbesertaturunan-turuanannya),produkpangan,produk

bioindustri (enzim), produk perikanan dan peternakan, produk hasil hutan, dan

jugaprodukbahanalamataunaturalproduct(pharmaceuticals,herbalmedicine,

neutraceuticals, functional foods, nutritional supplements sertaberbagai produk

bahan dasar). Gambar 1.3 memperlihatkan tiga kelompok utama produk

pemanfaatan bahan alam yang menghasilkan tiga kombinasi kelompok produk

turunanlainnya.

Kegiatan industri memiliki lingkup yang sangat luas, yaitu mencakup

material, teknologi pengolahan, mesin dan peralatan, sumber daya manusia,

modal, manajemen, perencanaan, sampai pemasaran. Teknologi industri

ditujukanuntukmenciptakansistemproduksi,baikdarisisimanajemenmaupun

teknologi prosesnya, yang efektif dan efisien atau dengan kata lain memiliki

produktivitas tinggi dalam kegiatanmenghasilkan nilai tambah dari bahan yang

diprosesnya. Untuk mencapai tujuan itu, maka pemahaman mengenai segala

aspekyangberkaitandengansistemproduksi ituharusdikuasai,mulaidari sifat

dan jenis material, teknologi proses, mesin dan peralatan, pengendalian mutu,

risetdanpengembangan, sampaidengan spesifikasi sumberdayamanusia yang

dibutuhkan.

1.8. Rangkuman

1. Bahanalamadalahsubstansikimiayangmerupakanmetabolitsekunder

yangdapatberupakomponentunggal/murnihasil isolasimaupunyang

masih berupa campuran komponen dalam bentuk ekstrak, sediaan

keringdaribagiantertentuataukeseluruhandarisuatuorganismebaik

tumbuhan, mikroba, ataupun hewan yang dimanfaatkan karena efek

farmakologisnya.

2. Pemanfaatan bahan alam antara lain: sebagai obat, bahan obat,

neutraceuticals,functionalfoods,nutritionalsupplements,produkherbal,


11

aroma terapi, pewarna alami, bumbu alami, parfum serta berbagai

produklokaldenganistilahtertentusepertijamudiIndonesia.

3. Metabolitsekunderadalahsenyawadenganberatmolekulrendahyang

ditemukan dalam jumlah minor pada suatu organisme yang tidak

berfungsi sebagai komponen esensial dalam metabolisme tersebut,

melainkan sebagai komponenpenunjang seperti agenpertahanandiri,

perlawananterhadappenyakitataukondisikritis,dll.

4. Bahan alam dapat berperan sebagai input atau material agroindustri

untuk diproses lebih lanjutmenjadi produk dengan nilai tambah yang

lebihtinggi.

5. Pemahamanmengenai sifat bahan/materialmerupakan faktor penting

dalammerekayasaprodukmaupunprosesdalamsuatukegiatanindustri.

1.9. Latihan

1. Jelaskan secara mendalam mengenai bahan alam, bagaimana

karakteristikdanpenyusunnya!

2. Sebutdanjelaskancontoh-contohpemanfaatanbahanalambaiksecara

tradisionalmaupunmodern!

3. Jelaskan yang dimaksud dengan senyawa metabolit sekunder dan

senyawafitokimia!

4. Sebut dan jelakan beberapa kelompok produk yang memanfaatkan

senyawametabolitsekunderataufitokimia!

5. Jelaskan pentingnya pemahaman dan pengetahun mengenai bahan

alamdalampengembanganagroindustri!

1.10. BacaanLanjutanyangDianjurkan

Untuk memahami lebih dalam dan untuk mengembangkan pengetahuan

makabeberapabahanbacaanberikutsangatdianjurkanuntukdibaca.


12

Agoes,G.,2007.TeknologiBahanAlam.ITB,Bandung.

Agusta,A.,2000.MinyakAtsiriTumbuhanTropisIndonesia.ITB,Bandung.

Anand,P.,Kunnumakkara,A.B.,Newman,R.A.,danAggarwal,B.B.,2007.BioavailabilityofCurcumin:ProblemsandPromises.MolecularPharmaceutics,4:807-818.

Ardiansyah.,2003.AtlasTumbuhanObatIndonesia.TrubusAgriwidya,Jakarta.

Cannell,R.J.P.,1998.NaturalProductIsolation.HumanaPress,NewJersey.

Dias,D.A.,Urban,S.,danRoessner,U.,2012.AHistoricalOverviewofNaturalProductsinDrugDiscovery.Metabolites,2:303-336.

Hariana,A.,2005.TumbuhanObatdanKhasiatnyaSeri2.PenebarSwadaya,Jakarta.

Harris,R.,1987.TanamanMinyakAtsiri.PenebarSwadaya,Jakarta.

Husni,A.,2011.TyrosinaseInhibitionbyWaterandEthanolExtractsofAFarEasternSeaCucumberStichopusjaponicus.JournalofTheScienceofFoodandAgriculture,9:1541-1547.

Imanshahidi,M.danHosseinzadeh,H.,2008.PharmacologicalandTherapeuticEffectsofBerberisvulgarisandItsActiveConstituent,Berberine.PhytotherapyResearch,22:999-1012.

Kabera,J.N.,Semana,E.,Mussa,A.R.,danHe.,X.,2014.PlantSecondaryMetabolites:Biosynthesis,Classification,FunctionandPharmacologicalProperties.JournalofPharmacyandPharmacology,2:377-392.

Kapoor,V.P.,2005.HerbalCosmeticsforSkinandHairCare.NaturalProductRadiance,4:306-314.

Lahlou,M.,2013.TheSuccessofNaturalProductsinDrugDiscovery.PharmacologyandPharmacy,4:17-31.

Pandey,N.,dkk.,2011.MedicinalPlantsDerivedNutraceuticals:ARe-emergingHealthAid.InternationalJournalofPharmaandBioSciences.4:419-441.

RusliS,Nurdjanah,N.,Soediarto,Sitepu,D.,Ardi,danSitorus.D.T.,1985.PenelitiandanPengembanganMinyakAtsiriIndonesia.Bogor:BalaiPenelitianTanamanRempahdanObat.

Samuelsson,G.,1999.DrugofNaturalOrigin:ATextbookofPharmacognosy.SwedishPharmaceuticalPress,Stockholm,Sweden.

Sarker,S.D.,Latif,Z.,danGray,A.I.,2006.NaturalProductIsolation2ndedition.HumanaPress,NewJersey,USA.

buku ajar: teknologi bahan alameprints.unlam.ac.id/1539/1/buku_ajar_-_teknologi_bahan...buku ajar:...

Documents