2020 : Pemanfaatan Teknologi Hijau/Green Technology untuk Produksi Curcuminoids dari Curcuma zedoaria menggunakan Radiasi Gelombang Mikro

Firman Kurniawansyah ST, M.Eng.Sc, Ph.D
Orchidea Rachmaniah ST.,MT.

External link

Type

RESEARCH

Keywords

-


Abstract

Kurkumin merupakan zat warna kuning-orange bersifat photosensitizer yang secara alami dapat diperoleh secara mudah dan murah dari Curcuma sp. Kurkumin diyakini lebih aman dan non-toxic. Kurkumin aman dikonsumsi manusia hingga dosis 8 g/hari; didukung fakta bahwa kurkumin memiliki banyak potensi manfaat, diantaranya: sebagai senyawa anti-inflammatory, anti-carcinogenic, anti-bakteri, dan anti-infection. Kombinasi penggunaan NADES sebagai pelarut kurkumin, maka rendahnya kelarutan kurkumin dalam air tidak perlu risaukan lagi. Hal ini ditunjukkan dari 11 jenis NADES yang diujikan, semuanya dapat mengekstrak kurkuminoids lebih tinggi dibandingkan etanol dan air (40 oC, 24 jam waktu ekstraksi). Sehingga dapat dikatakan bahwa rendahnya kelarutan kurkumin dalam air telah teratasi dengan penggunaan NADES sebagai pelarut. NADES juga larut dengan air dan sebaliknya, karena NADES adalah pelarut berbasis air. Akan tetapi, kurkuminoids menunjukkan ketidakstabilan dalam NADES tipe netral dan basa. Namun lebih stabil jika disimpan dalam NADES tipe asam dan ionic seperti CCMA dan CCCA. Kombinasi kelarutan yang baik antara kurkuminoids di dalam NADES dan kestabilannya yang baik dalam CCMA dan CCCA mengantarkan potensi kurkuminoids sebagai Antimicrobial photodynamic therapy (aPDT). Kurkuminoids, 3 mM, terlarut dalam CCCA dapat menghambat pertumbuhan baik Eschericia coli dan Staphylococcus aureus 108 cells/mL (24 h inkubasi pada 37oC); sedangkan pada konsentrasi yang sama, kurkuminoids terlarut dalam CCMA dapat menghambat membunuh 108 cells/mL E. coli dan S. aureus. Akan tetapi, saat ekstraksi kurkuminoids skala laboratorium dari serbuk Curcuma zedoaria dengan ektraktor batch berkapasitas 30 mL dan 500 mL, laju ekstraksi kurkuminoids bernilai relatif sama. Laju ektraksi kurkuminoids sebesar 0,019 dan 0,010 L.mg-1.h-1 (order dua) berturut-turut untuk CCMA (1:1:18) dan CCCA (1:1:18) pada kapasitas 500 mL. Sedangkan untuk ekstraktor kapasitas lebih kecil, 30 mL, laju ektraksi cenderung mengikuti orde satu dengan nilai 0.024-0.059 h-1 dan 0.033-0.108 h-1 berturut-turut untuk CCMA (1:1:18) dan CCCA (1:1:18). Nilai laju ekstraksi yang relatif sama saat ektraktor berkapasitas 10x lebih besar digunakan, menyiratkan bahwa strategi penggunaan ekstraktor batch berpengaduk untuk mengektrak kurkuminoids dari serbuk C. zeodaria kurang efisien. Memperhatikan tingginya potensi pemanfaatan kurkuminoids dan kemampuan pelarut NADES dalam melarutkan kurkuminoids, maka perlu dipikirkan strategi peningkatan laju ekstraksi kurkuminoids. Strategi peningkatan laju ekstraksi dilakukan dengan memanfaatkan gelombang microwave. Mengingat NADES CCMA (1:1:18) dan CCCA (1:1:18) memiliki kandungan kandungan air tinggi, 20% berat. Sehingga, pemanfaatan gelombang microwave untuk meningkatkan laju ektraksi ini diyakini berjalan efektif. Penggunaan gelombang mikro pada prosese ekstraksi, microwave assisted extraction (MAE), mengkombinasikan kinerja sinergi searah antara dua phenomena perpindahan, masa dan energi, yang tidak terjadi pada proses ekstraksi konvensional. Strategi peningkatan laju ekstraksi dengan pemanfaatan gelombang mikro ini mempelajari berbagai parameter-parameter ekstraksi secara MAE, nilai ratio solvent (mL) per jumlah bahan (mg) (S/F), waktu ekstraksi, daya (watt), dan suhu ekstraksi terhadap perolehan yield dan profilling kurkuminoids terekstrak untuk mengidentifikasi parameter yang paling berpengaruh dalam proses ekstraksi dan faktor-faktor pembatas kinetika. Selain itu, laju ekstraksi pada berbagai variabel yang dipelajari pada metode MAE ini juga turut dihitung. Metode ekstraksi secara konvensional, maserasi, baik menggunakan aseton, air dan NADES (CCCA-H2O dan CCMA-H2O) sebagai pelarut juga dilakukan; mengetahui efisiensi proses MAE yang diteliti. Kebutuhan energi ekstraksi baik secara MAE maupun konvensional, dalam bentuk rupiah, dihitung; memperkirakan kebutuhan energi ekstraksi yang diperlukan. Parameter-parameter tersebut dapat digunakan sebagai dasar pengembangan ektraksi lanjut kurkuminoids dalam skala lebih besar. Penelitian dilakukan secara bertahap: (1) pembuatan NADES; (2) ekstraksi kurkuminoids dari C. zedoaria secara MAE; dan (3) tahapan analisa dan pengolahan data. Ekstraksi kurkuminoids dari C. zedoaria secara MAE dilakukan pada berbagai variable: nilai nilai ratio solvent (mL) per jumlah bahan (mg) (S/F), waktu ekstraksi, daya (watt), dan suhu ekstraksi. Untuk keperluan perhitungan laju ekstraksi, sampel akan di ambil pada interval waktu yang singkat khususnya diawal waktu ekstraksi, 0-10 min. Leached serbuk C. zedoaria setelah proses ekstraksi, terlebih dahulu dikeringkan secara freeze dry untuk selanjutnya dipelajari struktur/penampang selnya secara Scanning Electron Miroscope (SEM) akan ada/tidaknya kerusakan struktur akibat proses MAE. Yield kurkuminoids setiap waktu ekstraksi dianalisa secara spektrofotometri (ï?max = 425 nm). Sedangkan profilling kurkuminoids terekstrak dilakukan secara High Performance Liquid Chromatography (HPLC) dengan Diode Array Detector (DAD). Penelitian ini diharapkan dapat menghasilkan luaran sbb: (1) Nilai ratio solvent (mL) per jumlah bahan (mg) (S/F) yang memberikan yield curcuminoids tertinggi dari Curcuma zedoaria menggunakan NADES (CCCA (1:1:18) dan CCMA (1:1:18)) secara microwave assisted extraction (MAE); (2) Waktu ekstraksi yang memberikan yield curcuminoids tertinggi dari C. zedoaria menggunakan NADES (CCCA (1:1:18) dan CCMA (1:1:18)) secara MAE; (3) Daya (watt) microwave yang memberikan yield curcuminoids dari C. zedoaria menggunakan NADES (CCCA (1:1:18) dan CCMA (1:1:18)) secara MAE; (4) Suhu ekstraksi optimal yang memberikan yield curcuminoids dari C. zedoaria menggunakan NADES (CCCA (1:1:18) dan CCMA (1:1:18)) secara MAE; (5) Profil kurkuminoids terekstrak pada berbagai kondisi ekstraksi secara MAE; (6) Besaran nilai laju ekstraksi (mg curcuminoids/jam) ekstraksi curcuminoids menggunakan NADES (CCCA (1:1:18) dari C. zedoaria secara MAE; (7) Besaran nilai laju ekstraksi (mg curcuminoids/jam) ekstraksi curcuminoids menggunakan NADES (CCMA (1:1:18) dari C. zedoaria secara MAE; (8) Publikasi ilmiah pada Journal Internasional terindex Scopus “Periodica Polytechnica: Chemical Engineeringâ€?(Q3 – Open Acess); dan (9) Bagian penyelesaian tugas akhir skripsi mahasiswa di Jurusan Teknik Kimia.