Buku Ajar: Teknologi Bahan Alam -...
-
Upload
truongminh -
Category
Documents
-
view
417 -
download
42
Transcript of Buku Ajar: Teknologi Bahan Alam -...
BukuAjar:TeknologiBahanAlam
i
BukuAjar:TeknologiBahanAlam
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
BukuAjar:TeknologiBahanAlam
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
BukuAjar:TeknologiBahanAlam
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
BukuAjar:TeknologiBahanAlam
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
BukuAjar:TeknologiBahanAlam
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
4.7.Rangkuman 674.8.Latihan 684.9.BahanBacaanyangDianjurkan 69
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
BukuAjar:TeknologiBahanAlam
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
6.7.Rangkuman 1156.8.Latihan 1166.9.BahanBacaanyangDianjurkan 116
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
BukuAjar:TeknologiBahanAlam
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
8.10.Rangkuman 1458.11.Latihan 1468.12.BahanBacaanyangDianjurkan 146
DAFTARPUSTAKA 147
GLOSARIUM 149
INDEX 152
PROFILPENULIS 155
BukuAjar:TeknologiBahanAlam
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
BukuAjar:TeknologiBahanAlam
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
BukuAjar:TeknologiBahanAlam
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
BukuAjar:TeknologiBahanAlam
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
BukuAjar:TeknologiBahanAlam
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
BukuAjar:TeknologiBahanAlam
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.
BukuAjar:TeknologiBahanAlam
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
BukuAjar:TeknologiBahanAlam
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,
BukuAjar:TeknologiBahanAlam
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.
BukuAjar:TeknologiBahanAlam
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
BukuAjar:TeknologiBahanAlam
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).
BukuAjar:TeknologiBahanAlam
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.
BukuAjar:TeknologiBahanAlam
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
BukuAjar:TeknologiBahanAlam
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,
BukuAjar:TeknologiBahanAlam
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.
BukuAjar:TeknologiBahanAlam
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.