SIMON SEPTIAN PASARIBU 2310100026

KEVIN ENER 2310100099

DOSEN PEMBIMBING :Prof. Dr. Ir. Sugeng Winardi, M.Eng

Dr. Siti Machmudah, ST. M.Eng

LABORATORIUM MEKANIKA FLUIDA DAN PENCAMPURANJURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA

Produksi buah manggis di Indonesia meningkat30 % tiap tahunnya (BPS.go.id)

Limbah kulit manggis masih belum dimanfaatkan secara maksimal

Kulit buah manggis mengandung Xanthoneyang memiliki banyak manfaat bagi tubuh manusia (ex:antioksidan)

Xanthone umum diperoleh dengan merebuskulit manggis

LATAR BELAKANG

Air 70 – 80 g

Protein 0,5 g

Lemak 0,6 g

Karbohidrat 5,6 g

Kalsium 5,7 mg

Fosfor 9,4 mg

Besi 0,3 mg

Vitamin B1 0,06 mg

Vitamin B2 0,04 mg

Vitamin C 35 mg

Xanthone daging buah 107,76 mg

Xanthone kulit buah 29,00 mg

Energi 63 kkal

Komposisi Nilai Gizi Buah Manggis per 100 gram

Nama Senyawa Xanthone

SinonimXanthen-9-one; 9-xanthenone; 9H-

xanthen-9-one

Rumus Molekul C13H8O2

Berat Molekul 196.2014

Densitas 1.277g/cm3

Titik lebur 174-176℃

Titik didih (760 mmHg) 350°C

Indeks bias 1.642

Titik nyala 169.8°C

Xanthone adalah senyawa polifenol dari senyawa ketonsiklik polifenol dengan rumus molekul C13H8O2

(www.chemnet.com)

Ekstraksi merupakan proses pemisahan dua zat atau lebih denganmenggunakan pelarut yang tidak saling campur (Harborne,1987)

EKSTRAKSI

EKSTRAKSI SECARA PANAS

EKSTRAKSI SECARA DINGIN

EKSTRAKSI

Ekstraksi hydrothermal adalah ekstraksi yang melibatkan air bertekanan tinggidan bersuhu tinggi, bisa berupa subcritical water atau supercritical water

Ekstraksi Hydrotermal

Subcritical water

Supercritical water

P-T Fase Diagram untuk Air Murni (Pure Water)

KarakteristikSubcritical water

1. Ion produk yang tinggi

2. Konstanta dielektrik yang relatif rendah

P-T DIAGRAM PURE WATER

Peneliti Penelitian Metode Ekstraksi Hasil

Singh dkk (2011)

Mengekstraksikandungan Phenoliccompounds dari kulit arikentang

Hydrothermal(subcritical water)

Subcritical water dapat digunakan sebagai pelarut yang baik untuk menggantikan pelarut organik dalam ekstraksi fenol dari kulit ari kentang.

Zarena dkk.(2011)

Pengaruh kondisi operasipada ekstraksi kulitmanggis

Supercritical CO2

Kondisi optimum ekstraksi kulit manggisadalah pada suhu ekstraksi 60oC dantekanan 30 MPa

Stevi dkk.(2012)

Pengaruh jenis starting material pada ekstraksikulit manggis

Maserasi denganpelarut methanol

Ekstrak dari starting material keringmenghasilkan yield fenolik lebih banyakdaripada starting material basah

Qifni dan Dwitama (2013)

Pengaruh Kondisi Operasi Ekstraksi Hydrothermal Terhadap Kandungan Phenolic Compound dalam Ekstrak Kulit Buah Manggis (Garcinia mangostana) dan Efisiensi Antioksidannya

Ekstraksi hydrothermal subcritical water

Dari segi kandungan TPC, xanthone, danefisiensi antioksidan, hasil ekstrakhydrothermal batch lebih baik daripadaekstrak hydrothermal semi batch.

PENELETIAN TERDAHULU

PERUMUSAN MASALAH

TUJUAN PENELITIAN

1. Mengamati pengaruh kondisi operasi ekstraksisecara hydrothermal terhadap kandungan totalphenolic compound (TPC) dan xanthone dalam ekstrak kulit buah manggis yang dihasilkan

2. Menganalisa efisiensi antioksidan pada ekstrak kulit manggis dengan metode DPPH Assay.

EKSTRAKSI HYDROTHERMAL

SUBCRITICAL WATER

Semi batchBatch

EKSTRAKSI HYDROTHERMAL

PREPARATION EXTRACTION ANALYSIS

METODE PENELITIAN

60oC selama 24 jam

Kulit manggisdiayak

Starting material

PREPARATION

Temperatur disetsesuai variabel

Dimasukkan kedalam

ekstraktorbatch

Ekstrakdimasukkan

ke dalambotol

sampel

Disaringmenggunakankertas saring

Starting material

EKSTRAKSI HYDROTHERMAL BATCH

EKSTRAKSI HYDROTHERMAL SEMI BATCH

Coil

VARIABEL PENELITIAN

1. SemibatchVariabel bebas

Suhu = 120, 160, dan 180 oCTekanan = 1, 3, dan 5 MPaFlowrate = 1 mL/min.

Variabel tetapWaktu = 150 menit

2. BatchVariabel Bebas

Suhu = 120, 160 dan 180 oCRasio massa manggis dan air = 2,5 g/15 mL, 5 g/15 mLUkuran rata-rata kulit manggis = 16-24 mesh (0.71 – 1 mm)

24-35 mesh (0.425 – 0.71 mm)35-42 mesh (0.355 – 0.425 mm)

Variabel TetapWaktu = 150 menit.

ANALISA

FTIR (Fourier Transform Infra Red)

Kandungan PhenolicCompound

Kandungan Xanthone

Efisiensi Antioksidan

0

20

40

60

80

100

120

400 900 1400 1900 2400 2900 3400 3900

%T

Panjang Gelombang (1/cm)

86

88

90

92

94

96

98

100

400 900 1400 1900 2400 2900 3400 3900

% T

Panjang Gelombang (1/cm)

HASIL ANALISA FTIR

STARTING MATERIAL

RESIDU

O-H

C=C aromatik

C=O

Peak : 3287.00 cm-1

1500-1600 cm-1

Xanthone

Phenolic compound

Starting material 0.71 – 1 mm dan rasio 2.5 gr/15 mL

Pengaruh suhu terhadap kandungan xanthonedalam ekstrak

P =10 bar

0123456789

0 50 100 150 200

kon

sen

tras

i xan

tho

ne

(m

g/g

sa

mp

el)

waktu (min)

120 °C160 °C180 °C

Starting material 0.425 – 0.71 mm danrasio 2.5 gr/15 mL

P =10 bar

0

5

10

15

20

25

0 50 100 150 200

kon

sen

tras

i xan

tho

ne

(m

g/g

sa

mp

el)

waktu (min)

120 °C

160 °C

180 °C

Starting material 0.355 – 0.425 mm dan rasio 2.5 gr/15 mL

P =10 bar

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 50 100 150 200

kon

sen

tras

i xan

tho

ne

(m

g/g

sa

mp

el)

waktu (min)

120 °C

160 °C

180 °C

Starting material 0.71 – 1 mm dan rasio5 gr/15 mL

P =10 bar

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

0 50 100 150 200

kon

sen

tras

i xan

tho

ne

(m

g/g

sa

mp

el)

waktu (min)

120 °C

160 °C

180 °C

Starting material 0.425 – 0.71 mm danrasio 5 gr/15 mL

P =10 bar

0

5

10

15

20

25

30

0 50 100 150 200

kon

sen

tras

i xan

tho

ne

(m

g/g

sa

mp

el)

waktu (min)

120 °C

160 °C

180 °C

Starting material 0.355 – 0.425 mm danrasio 5 gr/15 mL

P =10 bar

0

5

10

15

20

25

30

35

0 50 100 150 200kon

sen

tras

i xan

tho

ne

(m

g/g

sa

mp

el)

waktu (min)

120 °C

160 °C

180 °C

0

20

40

60

80

100

120

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

% r

eco

very

Xan

tho

ne

Ukuran Starting Material (mm)

120 °C160 °C180 °C

% recovery Xanthone pada rasio 2.5 gr/15 mL

% recovery Xanthone =

Pengaruh suhu terhadap % recovery Xanthone

% recovery Xanthone pada rasio 5 gr/15 mL

0

20

40

60

80

100

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

% r

eco

very

xan

tho

ne

ukuran sampel (mm)

120 °C

160 °C

180 °C

Starting material 0.71 – 1 mm dan rasio 2.5 gr/15 mL

Pengaruh suhu terhadap Total PhenolicCompound

P =10 bar

0

1

2

3

4

5

6

0 50 100 150 200

kon

sen

tras

iph

en

olic

com

po

un

d (

mg

/gr

sam

pe

l)

waktu (min)

120 °C

160 °C

180 °C

starting material 0.425 – 0.71 mm dan rasio 2.5 gr/15 mL

P =10 bar

0

1

2

3

4

5

6

0 50 100 150 200

kon

sen

tras

i ph

en

olic

co

mp

ou

nd

(m

g/g

r sa

mp

el)

waktu (min)

120 °C

160 °C

180 °C

starting material 0.355 – 0.425 mm dan rasio 2.5 gr/15 mL

P =10 bar

0

1

2

3

4

5

0 50 100 150 200

kon

sen

tras

i ph

en

olic

co

mp

ou

nd

(m

g/g

r sa

mp

el)

waktu (min)

120 °C

160 °C

180 °C

Starting material 0.71 – 1 mm danrasio 5 gr/15 mL

P =10 bar

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

0 50 100 150 200

kon

sen

tras

i ph

en

olic

co

mp

ou

nd

(m

g/g

r sa

mp

el)

waktu (min)

120 °C

160 °C

180 °C

starting material 0.425 – 0.71 mm dan rasio5 gr/15 mL

P =10 bar

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

0 50 100 150 200

kon

sen

tras

i ph

en

olic

co

mp

ou

nd

(m

g/g

r sa

mp

el)

waktu (min)

120 °C

160 °C

180 °C

Starting material 0.355 – 0.425 mm danrasio 5 gr/15 mL

P =10 bar

0

1

2

3

4

5

6

0 50 100 150 200

kon

sen

tras

iph

en

olic

com

po

un

d (

mg

/gr

sam

pe

l)

waktu (min)

120 °C

160 °C

180 °C

Pengaruh ukuran partikel terhadap konsentrasi xanthone dalamekstrak

# semakin kecil ukuran kulit manggis, semakin besarkonsentrasi xanthone dalam ekstrak.

0

5

10

15

20

25

30

35

0 50 100 150 200

kon

sen

tras

i xan

tho

ne

(m

g/g

sa

mp

el)

waktu (min)

0.855 mm

0.5675 mm

0.39 mm

Kondisi operasi 160 °C dan rasio 2,5 gr/ 15 ml

0.71 – 1 mm

Rasio T t tC50 EC50 AE (min-1)

2.5gr/15ml

120 ºC

30 8.98 4.583525 0.024

60 22.625 9.157846 0.004

90 29.5 11.24712 0.003

120 19 11.83617 0.004

150 73.75 12.10308 0.001

5gr/15ml

30 21.26923 11.53244 0.004

60 15.21429 12.06627 0.005

90 19.67857 14.60653 0.003

120 8 15.81224 0.007

150 11.61111 15.72941 0.005

2.5gr/15ml

160 ºC

30 16.10714 0.616659 0.100

60 6.357143 0.644271 0.244

90 12.5 0.699494 0.114

120 13.75 1.343764 0.054

150 10.92308 1.840773 0.049

5gr/15ml

30 6.592593 2.135297 0.071

60 9.777778 2.365393 0.071

90 4.431818 2.208928 0.102

120 5.3875 2.669121 0.069

150 7.863636 2.945237 0.043

2.5gr/15ml

180 ºC

30 6.193548 1.445007 0.111

60 5.636364 1.748734 0.101

90 5.567 1.638288 0.109

120 8.394737 1.656696 0.071

150 111 2.567879 0.003

5gr/15ml

30 2.909091 2.420617 0.142

60 1.775 3.028072 0.186

90 3.04648 3.04648 0.091

120 5.75 3.129314 0.055

150 2.882353 3.221353 0.107

Pengaruh KondisiOperasi EkstraksiTerhadap Efisiensi

Antioksidan

0.425 – 0.71 mm

Rasio T t tC50 EC50 AE (min-1)

2.5gr/15ml

120 ºC

30 17.8125 9.636447 0.111

60 22.25 10.12425 0.004

90 26 10.04142 0.003

120 8.205882 9.940175 0.012

150 8.25 10.85136 0.011

5gr/15ml

30 23.25 9.553613 0.004

60 7.25 11.1827 0.012

90 5.25 11.08145 0.017

120 4.626168 14.14634 0.015

150 7.625 15.53613 0.008

2.5gr/15ml

160 ºC

30 7.966667 9.185458 0.013

60 1.088235 13.53889 0.067

90 15.8125 15.83985 0.003

120 1.511905 16.38288 0.040

150 111 16.12517 0.024

5gr/15ml

30 6.888889 8.766682 0.016

60 1.426829 9.502991 0.073

90 8.366667 9.940175 0.012

120 4.714286 9.986194 0.021

150 8.807692 8.807692 0.009

2.5gr/15ml

180 ºC

30 1.581633 12.25035 0.051

60 15.57294 0.022378 0.022

90 6.982143 15.74781 0.009

120 10.5 15.68339 0.006

150 1.159091 15.83985 0.054

5gr/15ml

30 12.5 17.27566 0.004

60 6.3125 17.68063 0.008

90 8.928571 21.80396 0.005

120 1.9 20.55223 0.025

150 1.440476 20.07363 0.034

Pengaruh KondisiOperasi EkstraksiTerhadap Efisiensi

Antioksidan

0.355 – 0.425 mm

Rasio T t tC50 EC50 AE (min-1)

2.5gr/15ml

120 ºC

30 9.3 4.698573 0.022

60 174.5 5.21399 0.001

90 20.91667 7.073171 0.006

120 27.2 7.399908 0.004

150 9.9375 7.413714 0.013

5gr/15ml

30 19.4375 8.633226 0.005

60 10.17857 11.54165 0.008

90 24.66667 11.88219 0.003

120 5.333333 11.84538 0.015

150 11.5 13.23516 0.006

2.5gr/15ml

160 ºC

30 17.40625 7.28486 0.007

60 15.77778 6.958122 0.009

90 22.42857 9.479982 0.004

120 6.3 13.49747 0.011

150 1.586957 12.00644 0.052

5gr/15ml

30 17.75 10.22549 0.005

60 144.5 14.22918 0.0004

90 170 18.00276 0.0003

120 3.055556 16.27243 0.020

150 3.266667 16.98113 0.018

2.5gr/15ml

180 ºC

30 38.75 0.763921 0.033

60 8.571429 1.283939 0.090

90 2.691667 2.185918 0.169

120 177 1.573861 0.003

150 26.5 2.374597 0.015

5gr/15ml

30 56.5 9.111827 0.001

60 30 13.41003 0.002

90 9.7 17.75426 0.005

120 24.42857 21.23332 0.002

150 20.5 28.5688 0.001

Pengaruh KondisiOperasi EkstraksiTerhadap Efisiensi

Antioksidan

Kondisi Operasi Optimum Ekstraksi Hydrothermal KulitManggis

Ukuran

(mesh)

Rasio

(gr/ml)

Suhu

(°C)

Waktu

(menit)

TPC

(mg/g

sampel)

Konsentrasi

Xanthone

(mg/g sampel)

Efisiensi

Antioksidan

35-42 2.5 /15 180 150 4.1697 34.7607 0.0158915

16-24 2.5 / 15 180 150 5.3379 8.0017 0.0035083

16-24 2.5 /15 160 60 3.8285 0.644271 0.2441573

Pengaruh suhu terhadap konsentrasi dan % recovery Xanthonepada tekanan 3 MPa

0

10

20

30

40

50

60

70

0

5

10

15

20

25

30

0 50 100 150 200

% r

eco

very

xan

tho

ne

kon

sen

tras

i Xan

tho

ne

(m

g/g

sam

pe

l)

waktu (min)

Konsentrasi 120 °C Konsentrasi 160 °C

Konsentrasi 180 °C Akumulasi %rec 120 °C

Akumulasi %rec 160 °C Akumulasi %rec 180 °C

Pengaruh suhu terhadap Total Phenolic Compound pada tekanan 3 MPa

0

5

10

15

20

0 50 100 150 200

kon

sen

tras

i ph

en

olic

co

mp

un

d (

mg

/gr

sam

pe

l)

waktu (min)

120 °C

160 °C

180 °C

Pengaruh tekanan terhadap konsentrasi dan % recoveryXanthone pada suhu 160 °C

0

10

20

30

40

50

60

0

5

10

15

20

25

0 50 100 150 200

% r

eco

very

xan

tho

ne

kon

sen

tras

i Xan

tho

ne

(m

g/g

sam

pe

l)

waktu (min)

Konsentrasi 1 MPa Konsentrasi 3 MPa

Konsentrasi 5 MPa Akumulasi %rec 1 MPa

Akumulasi %rec 3 MPa Akumulasi %rec 5 MPa

Pengaruh tekanan terhadap Total Phenolic Compound pada suhu 160 °C

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 50 100 150 200

kon

sen

tras

i ph

en

olic

co

mp

un

d

(mg

/gr

sam

pe

l)

waktu (min)

1 MPa

3 MPa

5 MPa

Kondisi OperasiEfisiensi Antioksidan (%AE)

30 menit 60 menit 90 menit 120 menit 150 menit

120 °C, 3 Mpa 0.064788 1.2818 1.920017 1.618191 0.713171

160 °C, 3 MPa 0.096533 0.494111 0.657606 0.674565 0.123616

180 °C, 3 MPa 0.104392 0.399429 0.376963 0.546329 0.245595

160 °C, 1 MPa 0.142461 0.676955 0.200715 0.48418 0.103822

160 °C, 3 MPa 0.096533 0.494111 0.657606 0.674565 0.123616

160 °C, 5 MPa 0.245412 0.489092 0.600734 0.540659 0.493864

Efisiensi Antioksidan Ekstrak untuk Operasi SemibatchPada Berbagai Kondisi Operasi

KESIMPULAN

•Semakin kecil ukuran kulit manggis, semakin tinggi pula konsentrasi xanthonedalam ekstrak yang didapat.

•Kenaikan suhu operasi pada proses ekstraksi hydrothermal (120oC-180oC)menyebabkan peningkatan total phenolic compound (TPC) dan konsentrasixanthone.

•Total Phenolic Compound (TPC) maksimum didapatkan pada suhu 180oC, ukuran 16-24 mesh, rasio 2.5 gr/15 ml, dan waktu 150 menit; sedangkan konsentrasi xanthonemaksimum didapatkan pada suhu 180oC, ukuran 35-42 mesh, rasio 2.5 gr/15 ml,waktu 150 menit.

•Dari segi kandungan TPC dan xanthone, hasil ekstrak hydrothermal batch lebih baikdaripada ekstrak hydrothermal semi-batch.

DPPH

y = 4.346x

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

Abs

orba

nsi

konsentrasi xanthone (mg/mL)

KONSENTRASI XANTHONE STANDARD (mg/mL) VERSUS ABSORBANSI

y = 46.34x

0

10

20

30

40

50

60

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

TPC

Absorbansi

KONSENTRASI ASAM GALAT (mg/L) VERSUS ABSORBANSI

Efisiensi Antioksidan

Menggunakan metode DPPH Assay

DPPH (1,1-diphenyl-2-picrylhidrazil) : Radikal nitrogen organik, tersedia secarakomersial

1. Mempersiapkan larutan DPPH dalam methanol dengan konsentrasi 25 ppm2. Menambahkan 40 µL ekstrak ke dalam 2 mL larutan DPPH3. Mengukur absorbansi ekstrak tiap menit, pada panjang gelombang 516 nm4. Menghitung persentase DPPH yang tersisa dengan perumusan:

5. Menghitung efisiensi antioksidan dengan perumusan:

STRUKTUR MOLEKUL DPPH

Reaksi DPPH dengan Antioksidan

Analisis proksimat pada kulit buah manggis menunjukkanbahwa kadar airnya 37.68%, kadar abu 1,01%, kadar lemak0,63%, protein 0,71%, total gula 1,17% dan karbohidrat35,61%. Berbagai hasil penelitian menunjukkan bahwa kulitbuah manggis kaya akan kandungan antioksidan, terutamaantosianin, xanthone, tannin, maupun asam fenolat.