LAPORAN PRAKTIKUM FITOKIMIA

ISOLASI, IDENTIFIKASI DAN PEMURNIAN

KOFEIN DARI DAUN TEH (THEAE FOLIUM)

A. TUJUANSetelah melakukan praktikum ini mahasiswa dapat memahami dan melakukan :

Ekstraksi padat-cair senyawa organic dari simplisia tanaman Ekstraksi cair-cair secara bertahap Kromatografi lapis tipis dan kromatografi lapis tipis preparative dari senyawa

organic Pemurnian hasil isolasi dengan cara sublimasi

A. PRINSIPB. DASAR TEORI

Karakteristik Daun Teh

Tanaman teh berupa pohon, karena pemangkasan kerapkali seperti perdu, tinggi

5-10 meter. Daun muda berambut halus, tersebar, tunggal, helaian daun elliptis

memanjang dengan ujung runcing, tepinya bergerigi, duduk daun secara berselang-seling,

tunas tumbuh dari ketiak daun tua. Besarnya daun berkisar antara 2,5 cm – 25 cm,

tergantung pada varietasnya. Daun tua bertekstur seperti kulit, permukaan atasnya

berkilap, dan berwarna hijau kelam.

Sistematika tanaman teh (Theae sinensis) :

• Divisi : Spermatophyta ( Tumbuhan biji )

• Subdivisi : Angiospermae ( Tumbuhan Biji Terbuka )

• Kelas : Dicotyledoneae ( Tumbuhan biji belah )

• Subkelas : Dialypetalae

• Ordo : Guttiferales ( Clusiales )

• Familia : Camilliaceae ( Theaceae )

• Genus : Camellia

• Spesies : Camellia sinensis ; Theae sinensis

• Varietas : Assamica

Komposisi kimia daun teh (Arifin, 1994 dan Setyamidjaja, 2000)

Komposisi senyawa kimia daun teh terdiri atas 4 kelompok besar, yaitu :

2.1. Substansi Fenol

2.1.1 Tanin Katekin

Tanin katekin adalah senyawa yang tidak berwarna, dan dapat menentukan

sifat produk teh seperti rasa, warna dan aroma. Tanin pada daun teh merupakan

turunan dari asam galat. Kebanyakan turunan galat disebut tanin karena dapat

menyamak kulit (tanin berasal dari kata tanning=menyamak). Sedangkan tanin

pada daun teh, tidak bersifat menyamak kulit. Tanin katekin pada daun teh

meruapakan senyawa yang sangat kompleks, tersusun sebagai senyawa-senyawa

katekin, epikatekin galat, epigalokatekin, epigalokatekin galat, dan galokatekin.

Menurut Bruneton (1999) tanin pada daun teh adalah tanin kondensasi atau tanin

katekin.

Kandungan katekin berkisar 20-30% dari seluruh berat kering daun. Diantara

keenam katekin tersebut epigalotekindan galatnya merupakan bahan terbanyak

(Kustamiyati, 1975; Hara, 1991).

Selama proses pelayuan kandungan katekin akan berkurang 3%. Kemudian pada

waktu penggulungan daun susut lagi, dan pada oksidasi enzimatis kadar katekin

susut sekitar 20% - 23%, dan waktu pengeringan kadarnya susut lagi sebanyak

5% (Adisewojo, 1982).

Menurut Pearson (1970) dan Bambang (1995) dalam hasil penelitiaanya tentang

analisis kandungan katekin pada produk teh yaitu : teh hitam mengandung katekin

rata-rata 7,99%. Sedangkan teh hijau mengandung katekin rata-rata 17,68% dan

teh wangi mengandung katekin rata-rata 15,13% (Gunawijaya, 1991; Bambang,

1995).

2.1.2. Flavanol

Flavanol hampir serupa dengan katekin tetapi berbeda pada tingkatan

oxidasi dari inti difenilpropan primernya. Flavanol pada teh meliputi kaemferol,

kuersetin, dan mirisetin.

2.2 Substansi bukan Fenol

2.2.1 Karbohidrat

Daun teh mengandung karbohidrat meliputi sukrosa, glukosa dan

fruktosa. Keseluruhan karbodhidrat yang terkandung dalam teh adalah 0,75% dari

berat kering daun. Peranan karbohidrat dalam pengolahan teh hitam yaitu dapat

berekasi dengan asam-aam amino dan tanin. Pada suhu tinggi akan membentuk

aldehid tak jenuh dan menimbulkan aroma semacam bunga, buah, madu, dan

sebagainya.

2.2.2 Substansi pektin

Substansi pektin terutama terdiri atas pektin dan asam pektat, besarnya

4,9% - 7,6% dari berat kering daun. Pektin akan terurai menjadi asam pektat dan

metil alkohol oleh enzim pektin metil esterase. Metil alkohol ini akan menguap ke

udara, tetapi sebagian yang kembali akn berubah menjadi ester-ester dan asam

organik. Asam pektat dalam suasana asam akan membentuk gel. Gel ini berfungsi

untuk mempertahankan bentuk gulungan daun.

2.2.3 Alkaloid

Sifat penyegar teh berasal dari bahan alkaloid yang menyusunnya.

Terdapat 3%-4% dari berat kering daun. Alkaloid utama dalam daun teh adalah

kafein, theobromin, dan theofolin. Kafein tidak mengalami peribahan selama

pengolahan teh hitam. Kafein salah satu bahan yang menentukan kualitas.

2.2.3 Protein dan asam-asam amino

Daun teh mengandung protein yang sangat besar peranannya dalam

pembentukan aroma pada teh terutama pada teh hitam. Perubahan utama selama

pelayuan adalah pembongkaran protein menjadi asam-asam amino. Asam amino

bersama karbohdirat dan katekin akan membentuk senyawa aromatis. Asam

amino yang banyak berpengaruh adalah alanin, fenil alanin, valin, leusin, dan

isoleusin. Seluruh protein dan asam amino bebas, berkisar antara 1,4% - 5% dari

berat kering daun.

2.2.4 Klorofil dan zat warna yang lain.

Zat warna dalam daun sekitar 0,01% dari berat kering daun. Selama proses

oksidasi katekin, klorofil akan terurai menjadi feofitin yang berwarna hitam.

Karotenoid (zat warna jingga) dalam daun teh akan teroksidasi menjadi substansi

mudah menguap yang terdiri dari aldehid dan keton tak jauh.

2.2.5 Asam organik

Selama pengolahan teh, asam organik akan berekasi dengan metil alkohol

membentuk ester.

2.2.6 Substansi resin

Kandungan resin sebesar 3% dari berat kering daun.

2.2.7 Vitamin-vitamin

Daun teh mengandung beberapa vitamin antara lain : vitamin C, K, A, B1,

B2, asam nikotinat dan asam pantotenat.

2.2.8 Substansi mineral

Kandungan mineral dalam daun tgeh kira-kira 4% - 5% dari berat kering

daun. Beberapa unsur mineral yaitu fosfat (mengatur pH selama oksidasi),

magnesium (merupakan komponen dari klorofil), dan tembaga (merupakan

gugusan prostetik dari polifenol oksidase).

2.2.10 Substansi aromatis

Aroma berasal dari glikosida yang terurai menjadi gula sederhana, senywa

beraroma, protein, minyak essensial, dan adanya oksidasi karotenoid.

2.2.9 Enzim-enzim

Enzim daun teh diantaranya adalah invertase, amilase, glukosidase,

oksimetilase, protease, dan peroksidase. Selain itu terdapat enzim polifenol

oksidase yang berperan penting dalam proses pengolahan teh.

Menurut Dekker (1995) komposisi senyawa kimia yang menyusun daun teh segar

yaitu : polifenol, asam amino, kafein, nukleotida, posfat ester, karbohidrat, lipid,

asam organik, klorofil, karotenoid, saponin, dan mineral.

Pengaruh Teh Terhadap Tubuh

Daun teh dapat dimanfaatkan sebagai tonik (obat penguat), ekspektoran, penenang,

memperlancar pencernaan dan anti disentri, serta perangsang otak dan jantung (Perry & Metzger,

1980).

Teh juga memberikan efek pada tubuh manusia, diantaranya memperlancar perncernaan,

dan mengatur temperatur tubuh (Perry & Metzger, 1980). Hal ini diduga karena kandungan tanin

yang mencapai 25% (Graham, 1984).

Kafein merupakan jenis alkaloid yang secara alamiah terdapat dalam biji kopi, daun teh,

daun mete, biji kola, biji coklat, dan beberapa minuman penyegar. Kafein memiliki berat

molekul 194,19 gr/gmol dengan rumus kimia C8H10N8O2 dan pH 6,9 (larutan kafein 1% dalam

air). Secara ilmiah, efek langsung dari kafein terhadap kesehatan sebetulnya tidak ada, tetapi

yang ada adalah efek tak langsungnya seperti menstimulasi pernafasan dan jantung, serta

memberikan efek samping berupa rasa gelisah (neuroses), tidak dapat tidur (insomnia), dan

denyut jantung tak beraturan (tachycardia) (Hermanto, 2007).

Banyak senyawa nitrogen dalam tumbuhan mengandung atom nitrogen basa dan karena itu

dapat diekstrak dari dalam bahan tumbuhan itu dengan asam encer. Senyawa ini disebut alkaloid

yang artinya mirip alkali. Setelah ektraksi, alkaloid bebas dapat diperoleh dengan pengolahan

lanjutan dengan basa dalam air (Khopkar, 2010).

Alkaloid adalah basa organik yang mengandung amina sekunder, tersier atau siklik.

Diperkirakan ada 5500 alkaloid telah diketahui, dan alkaloid merupakan golongan senyawa

metabolit sekunder terbesar dari tanaman, Tidak ada satupun definisi yang memuaskan tentang

alkaloid, tetapi alkaloid umumnya mencakup senyawasenyawa bersifat basa yang mengandung

satu atau lebih atom nitrogen, biasanya sebagai bagian dari sistem siklik. Secara kimia, alkaloid

adalah golongan yang sangat heterogen berkisar dari senyawa-senyawa yang sederhana seperti

coniiene sampai ke struktur pentasiklik strychnine. Banyak alkaloid adalah terpenoid di alam dan

beberapa adalah steroid. Lainnya adalah senyawa-senyawa aromatik, contohnya colchicine

(Utami, 2008).

Ekstraksi adalah pemisahan suatu zat dari campurannya dengan pembagian sebuah zat

terlarut antara dua pelarut yang tidak dapat tercampur untuk mengambil zat terlarut tersebut dari

satu pelarut ke pelarut yang lain. Seringkali campuran bahan padat dan cair (misalnya bahan

alami) tidak dapat atau sukar sekali dipisahkan dengan metode pemisahan mekanis atau termis

yang telah dibicarakan. Misalnya saja, karena komponennya saling bercampur secara sangat erat,

peka terhadap panas, beda sifat-sifat fisiknya terlalu kecil, atau tersedia dalam konsentrasi yang

terlalu rendah (Suparni, 2009).

Pada sistem heterogen, reaksi berlangsung antara dua fase atau lebih. Jadi pada sistem

heterogen dapat dijumpai reaksi antara padat dan gas, atau antara padat dan cairan. Cara yang

paling mudah untuk menyelesaikan persoalan pada sistem heterogen adalah menganggap

komponen-komponen dalam reaksi bereaksi pada fase yang sama.

Kesetimbangan heterogen ditandai dengan adanya beberapa fase. Antara lain fase kesetimbangan

fisika dan kesetimbangan kimia. Kesetimbangan heterogen dapat dipelajari dengan 3 cara :

Dengan mempelajari tetapan kesetimbangannya, cara ini digunakan untuk kesetimbangan

kimia yang berisi gas.

Dengan hukum distribusi Nersnt, untuk kesetimbangan suatu zat dalam 2 pelarut.

Dengan hukum fase, untuk kesetimbangan yang umum.

Hukum distribusi adalah suatu metode yang digunakan untuk menentukan aktivitas zat

terlarut dalam satu pelarut jika aktivitas zat terlarut dalam pelarut lain diketahui, asalkan kedua

pelarut tidak tercampur sempurna satu sama lain. Faktor-faktor yang mempengaruhi koefisien

distribusi diantaranya:

Temperatur yang digunakan. Semakin tinggi suhu maka reaksi semakin cepat sehingga

volume titrasi menjadi kecil, akibatnya berpengaruh terhadap nilai k.

Jenis pelarut. Apabila pelarut yang digunakan adalah zat yang mudah menguap maka akan

sangat mempengaruhi volume titrasi, akibatnya berpengaruh pada perhitungan nilai k.

Jenis terlarut. Apabila zat akan dilarutkan adalah zat yang mudah menguap atau

higroskopis, maka akan mempengaruhi normalitas (konsentrasi zat tersebut), akibatnya

mempengaruhi harga k.

Konsentrasi. Makin besar konsentrasi zat terlarut makin besar pula harga k. Harga K

berubah dengan naiknya konsentrasi dan temperatur. Harga k tergantung jenis pelarutnya

dan zat terlarut. Menurut Walter Nersnt, hukum diatas hanya berlaku bila zat terlarut

tidak mengalami disosiasi atau asosiasi, hukum di atas hanya berlaku untuk komponen

yang sama.

Hukum distribusi banyak dipakai dalam proses ekstraksi, analisis dan penentuan tetapan

kesetimbangan. Hukum Distribusi Nernst ini menyatakan bahwa solut akan mendistribusikan diri

di antara dua pelarut yang tidak saling bercampur, sehingga setelah kesetimbangan distribusi

tercapai, perbandingan konsentrasi solut di dalam kedua fasa pelarut pada suhu konstan akan

merupakan suatu tetapan, yang disebut koefisien distribusi (KD), jika di dalam kedua fasa

pelarut tidak terjadi reaksi-reaksi apapun. Akan tetapi, jika solut di dalam kedua fasa pelarut

mengalami reaksi-reaksi tertentu seperti assosiasi, dissosiasi, maka akan lebih berguna untuk

merumuskan besaran yang menyangkut konsentrasi total komponen senyawa yang ada dalam

tiap-tiap fasa, yang dinamakan angka banding distribusi (D).

Teknik ekstraksi, tiga metode dasar pada ektraksi cair adalah : ekstraksi bertahap (batch),

ekstraksi kontinyu, dan ekstraksi counter current. Ekstraksi bertahap merupakan cara yang paing

sederhana. Caranya cukup dengan menambahkan pelarut pengektraksi yang tidak bercampur

dengan pelarut semula kemudian dilakukan pengocokan sehingga terjadi kesetimbangan

konsentrasi zat yang akan diekstraksi pada kedua lapisan. Setelah ini tercapai, lapisan didiamkan

dan dipisahkan. Metode ini sering digunakan untuk pemisahan analitik. Kesempurnaan ektraksi

akan tergantung pada banyaknya ektraksi yang dilakukan. Hasil yang baik diperoleh jika jumlah

ektraksi yang dilakukan berulang kali dengan jumlah pelarut sedikit-sedikit. Ektraksi bertahap

baik digunakan jika perbandingan distribusi besar. Alat yang biasa digunakan pada ekstraksi

bertahap adalah corong pemisah (Day, 2002).

Ekstraksi adalah proses penarikan suatu zat dengan pelarut. Ekstraksi menyangkut

distribusi suatu zat terlarut (solut) diantara dua fasa cair yang tidak saling bercampur. Teknik

ekstraksi sangat berguna untuk pemisahan secara cepat dan bersih, baik untuk zat organik atau

anorganik, untuk analisis makro maupun mikro. Selain untuk kepentingan analisis kimia,

ekstraksi juga banyak digunakan untuk pekerjaan preparatif dalam bidang kimia organik,

biokimia, dan anorganik di laboratorium. Alat yang digunakan berupa corong pisah (paling

sederhana), alat ekstraksi soxhlet, sampai yang paling rumit berupa alat counter current craig.

Secara umum, ekstraksi adalah proses penarikan suatu zat terlarut dari larutannya di dalam air

oleh suatu pelarut lain yang tidak bercampur dengan air. Tujuan ekstraksi ialah memisahkan

suatu komponen dari campurannya dengan menggunakan pelarut. Proses ekstraksi dengan

pelarut digunakan untuk memisahkan dan isolasi bahan-bahan dari campurannya yang terjadi di

alam, untuk isolasi bahan-bahan yang tidak larut dari larutan dan menghilangkan pengotor yang

larut dari campuran. Berdasarkan hal di atas, maka prinsip dasar ekstraksi ialah pemisahan suatu

zat berdasarkan perbandingan distribusi zat yang terlarut dalam dua pelarut yang tidak saling

melarutkan. Perbandingan distribusi ini disebut koefisien distribusi (K).

Ekstraksi digolongkan menjadi dua macam ekstraksi yaitu:

Ekstraksi jangka pendek atau disebut juga proses pengocokan

Hampir dalam semua reaksi organik, dalam proses pemurniannya selalui melalui proses

ekstraksi (penarikan senyawa cair yang akan dimurnikan dari pelarut air oleh pelarut

organik dengan cara mengocoknya dalam corong pisah). Pelarut organik yang biasa

dipakai untuk melarutkan senyawa organik / ekstraksi ialah eter. Hal ini dikarenakan eter

merupakan pelarut yang memiliki sifat inert, mudah melarutkan senyawa-senyawa

organik, dan titik didihnya rendah sehingga mudah untuk dipisahkan kembali dengan cara

destilasi sederhana. Cara ekstraksi ini biasa dipergunakan dalam :

Pembuatan ester, untuk memisahkan ester dari pencampurnya.

Pembuatan anilin, nitrobenzen, kloroform, dan preparat organik cair

lainnya.Bahan yang akan dipisahkan dalam suatu campuran akan terdistribusi

diantara pencampurnya dan pelarutnya membentuk dua fasa/lapisan. Dengan

demikian ekstraksi jangka pendek merupakan proses pengocokan yang dilakukan

dengan menggunakan corong pisah, setelah dikocok dengan kuat dengan

mencampurkan pelarut yang lebih baik bila didiamkan larutan akan membentuk

dua lapisan. Cara melakukan ekstraksi jangka pendek (pengocokan)

menggunakan corong pisah:

Ekstraksi jangka panjang

Ekstraksi jangka panjang biasa dilakukan untuk memisahkan bahan alam yang terdapat

dalam tumbuh-tumbuhan atau hewan. Senyawa organik yang terdapat dalam bahan alam

seperti kafein dari daun teh dapat diambil dengan cara ekstraksi jangka panjang dengan

menggunakan suatu alat ekstraksi yang disebut alat soxhlet.

Ekstraksi dapat dilakukan berbagai cara :

a. Ekstraksi padat – cair ( Leaching ) adalah :

Transfer difusi komponen terlarut dari padatan inert ke dalam pelarutnya. Proses ini

merupakan proses yang bersifat fisik karena komponen trlarut kemudian dikembalikan

lagi ke keadaan semula tanpa mengalami perubahan kimiawi. Ekstraksi dilakukan jika

bahan yang dimaksud larutnya dalam solvent pengekstrak.

b. Ekstraksi cair – cair adalah :

Suatu proses transfer massa zat terlarut ( solut ) diantara 2 pelarut yang tidak saling

campur. Zat yang diekstraksi terdapat di dalam campuran berbentuk cair. Tujuan utama

ekstraksi pelarut adalah purifikasi. Purifikasi dapat terjadi jika solut memiliki koefisien

partisi besar sedangkan pengotor memiliki koefisien partisi yang lebih rendah. Kegunaan

lainnya untuk pemisahan dua senyawa atau lebih berdasarkan koefisien distribusinya, hal

ini terjadi jika dua senyawa memiliki sifat kimia sangat berbeda.

2. Kromatografi

Dasar pemisahan: Perbedaan kecepatan migrasi komponennya / senyawa – senyawa yang

dibawa oleh fase gerak dan ditahan secara selektif oleh fase diam, yang bertujuan untuk

memisahkan senyawa – senyawa dengan waktu yang tidak terlalu lama.

Metode kromatografi yang dipakai pada pratikum ini antara lain :

a. Kromatografi lapis tipis (KLT) :

Merupakan cara pemisahan zat yang cepat dengan menggunakan bahan berbutir – butir

(fase diam) yang ditempatkan pada penyangga berupa pelat gelas/ kaca, logam, atau

lapisan lain yang sesuai. Mekanisme pemisahan : adsorpsi dan partisi.

Penilaian kromatogram : angka Rf pada lempeng KLT.

Jarak pengembangan senyawa pada kromatogram biasanya dinyatakan dengan angka Rf

atau hRf atau x 100. Jika angka hRf > hRf yang dinyatakan , dapat dikatakan kepolaran

pelarut harus dikurangi, jika angka Rf < hRf yang dinyatakan, maka komponen polar

pelarut harus dinaikkan ( Egon Stahl, 1985 ).

b. Kromatografi lapis tipis preparatif (KLTP) :

KLTP masih merupakan metode yang banyak digunakan karena merupakan metode yang

sederhana, relatif murah, cepat dan mampu memisahkan sampel antara 1mg – 1 g. KLTP

digunakan pada pemurnian tahap akhir dalam prosedur isolasi (tergantung kompleksitas

ekstrak), diutamakan untuk pemisahan campuran yang telah dipisahkan sebagian.

3. Sublimasi :

Sublimasi yaitu pemisahan komponen-komponen dalam campuran yang mudah

menyublim dengan cara penyubliman melalui pemanasan. Sublimasi dapat dilakukan

untuk memisahkan komponen campuran yang mudah menyublim. Dalam hal ini zat yang

dapat menyublim adalah kofein.

C. ALAT DAN BAHAN1. Isolasi

Alat : Beaker glass, corong pisah, corong gelas, beaker glass, pemanas, cawan

penguap, klem dan satif.

Bahan : teh kering, MgO/CaO, NaOH, aquadest, CHCL₃

2. KLT dan KLT Preparatif

Alat : Bak kromatografi, lempeng KLT Silika gel GF₂₅₄, beaker glass, pipa kapiler,

kertas saring, papan kromatografi, beaker glass.

Bahan : kofein, metanol, eter, kloroform, Silika gel GF₂₅₄,

3. Sublimasi

Alat : Cawan penguap, corong gelas, kertas saring, kapas, asbes, kaki tiga

Anonim1. 2011. Koefisien dan Angka Banding Distribusi pada Ekstraksi.

Day, R. A. Jr dan A. L. Underwood. 2002. Analisis Kimia Kuantitatif. Erlangga, Jakarta.

Hal. 100-101.

Hermanto. 2007. Kafein, Senyawa Bermamfaatatau Beracunkah?

Khopkar. 2010. Konsep Dasar Kimia Analisis. UI Press.,Jakarta. Hal: 213.

Nurul. 2011. Ekstraksi.

Suparni. 2009. Ekstraksi.

Utami, Nurul. 2008. Identifikasi Senyawa Alkohol dan Heksana Daun. FMIPA UNILA,

Lampung. Hal: 136.