Kafein [PDF]

Citation preview

Lampiran 1 . Isolasi Kafein



ISOLASI DAN IDENTIFIKASI KAFEIN DARI KOPI DENGAN INSTRUMEN SPEKTROFOTOMETER UV-Vis DAN FTIR



Ade Irma Maylani1, Afina Nurfauziah2, Ainun Nida3 dan Alda Hardiarti Ariesta4 Email : [email protected] Prodi Farmasi Stikes Bhamada Slawi Telp/Fax (0283)352000



Abstrak Telah dilakukan penelitian yang bertujuan untuk menguji isolasi kopi. Penelitian ini menggunakan metode refluks dengan pelarut aquadest. Pengujian isolasi kafein menggunakan FTIR dan Spektrofotometri UVVis. Berdasarkan hasil penelitian, FTIR memunjukkan bahwa kadar kafein murni yang terdapat dalam kopi sebesar 50,6% dan Spektrofotometri UV-Vis menunjukkan perbandingan antara larutan standar (236,5) dengan sampel (243,5). Kata kunci :Kopi, Refluks, FTIR, dan spektrofotometer UV-Vis.



PENDAHULUAN Indonesia sebagai negara tropis memiliki beraneka ragam tumbuhan yang dapat dimanfaatkan sebanyak-banyaknya untuk kepentingan manusia. Sejak zaman dahulu, masyarakat Indonesia telah mengenal tanaman yang mempunyai khasiat obat atau menyembuhkan berbagai macam penyakit. Saat ini, para peneliti semakin berkembang untuk mengeksplorasi bahan alami yang mempunyai aktivitas biologis yang positif bagi manusia. Berdasarkan beberapa penelitian yang telah dikembangkan, senyawa-senyawa yang memiliki potensi sebagai antioksidan umumnya merupakan senyawa flavonoid, fenolat, dan alkaloid. Kopi merupakan salah satu tanaman yang mengandung senyawa kimia yaitu kafein yang merupakan salah satu senyawa organik alkaloid. Senyawa alkaloid adalah senyawa organik yang mengandung nitrogen (biasanya) dalam bentuk siklik dan



berbentuk basa. Senyawa ini tersebar luas dalam dunia tumbuhan dan banyak di antaranya mempunyai efek fisiologis kuat (Nurlita, 2006) Alkaloid merupakan suatu golongan senyawa organik yang terbanyak ditemukan di alam. Hampir seluruh alkaloid berasal dari berbagai jenis tumbuhan. Semua alkaloid mengandung atom nitrogen yang bersifat basa dan merupakan bagian dari cincin heterosiklik (Ahmad, 1986). Alkaloid dapat diklasifikasikan berdasarkan sumber dan gugus fungsi yang dikandungnya. Menurut Hegnauer, alkaloid digolongkan menjadi 3 yaitu alkaloid sesungguhnya, protoalkaloid dan psudoalkaloid (Chairil, 1994). Alkaloid mempunyai kegiatan fisiologi yang menonjol dan sering digunakan secara luas dalam bidang pengobatan. Alkaloid merupakan senyawa yang mempunyai satu atau lebih atom nitrogen biasanya dalam gabungan dan sebagian dari sistem siklik (Harbone, 1996)



Menurut creswell (2005) kafein adalah suatu senyawa organik yang mempunyai nama lain 1,3,7-trimetilxantin, dimana kafein ini merupakan salah satu alkaloid golongan xantin yang merupakan senyawa kimia 2,6-dioksipurin atau 2,6-purinadion. Kristal kafein dalam air berupa jarumjarum bercahaya sutra. Bila tidak mengandung air, kafein meleleh pada suhu 234°C sampai 239°C dan menyublim pada suhu yang lebih rendah. Kafein mudah larut dalam air panas dan dalam kloroform, tetapi sedikit larut dalam air dingin, alkohol dan beberapa pelarut organik lainnya. Selain dalam biji kopi, kafein terdapat pula dalam daun teh, daun mente, biji kola dan coklat. Di dalam biji kopi dan tumbuhan tersebut diatas, tidak hanya terkandung kafein, tetapi juga ada tanin, glukosa, lemak, protein dan selulosa. Pemisahan kafein dengan senyawa lainnya bergantung pada perbedaan kelarutan masing-masing senyawa tersebut. Jika tanin terisolasi kedalam air panas, maka akan terhidrolisis menghasilkan asam klorogenat. Asam hasil hidrolisis tanin ini akan menghasilkan endapan bila direaksikan dengan timbal asetat. Gambar.1 Struktur Xantin



Gambar 3. Struktur Asam Klorogenat



Gambar.2 Struktur Kafein



Gambar 4.Struktur Tanin



Refluks, salah satu metode dalam ilmu kimia untuk men-sintesis suatu senyawa, baik organik maupun anorganik. Umumnya digunakan untuk mensintesis senyawasenyawa yang mudah menguap atau volatile. Pada kondisi ini jika dilakukan pemanasan biasa maka pelarut akan menguap sebelum reaksi berjalan sampai selesai. Prinsip dari metode refluks adalah



pelarut volatil yang digunakan akan menguap pada suhu tinggi, namun akan didinginkan dengan kondensor sehingga pelarut yang tadinya dalam bentuk uap akan mengembun pada kondensor dan turun lagi ke dalam wadah reaksi sehingga pelarut akan tetap ada selama reaksi berlangsung. Prinsip umum dari metode refluks adalah penarikan komponen kimia yang dilakukan dengan memasukkan sampel kedalam labu alas bulat bersamasama dengan cairan atau larutan penyari yang kemudian dipanaskan, dimana pemanasan ini dilakukan untuk mempercepat proses kelarutan pada sampel. Keuntungan dari metode ini adalah digunakan untuk mengekstraksi sampelsampel yang mempunyai tekstur kasar dan tahan pemanasan langsung, sedangkan kerugiannya adalah membutuhkan volume total pelarut yang sangat besar dan sejumlah manipulasi dari operator (Slamet, 1989). Spektrofotometri merupakan suatu metoda analisa yang didasarkan pada pengukuran serapan sinar monokromatis oleh suatu lajur larutan berwarna pada panjang gelombang spesifik dengan menggunakan monokromator prisma atau kisi difraksi dengan detektor fototube. Benda bercahaya seperti matahari atau bohlam listrik memancarkan spektrum yang lebar terdiri atas panjang gelombang. Panjang gelombang yang dikaitkan dengan cahaya tampak itu mampu mempengaruhi selaput pelangi mata manusia dan karenanya menimbulkan kesan subyektif akan ketampakan (vision). Dalam analisis secara spektrofotometri terdapat tiga daerah panjang gelombang elektromagnetik yang digunakan, yaitu daerah UV (200 – 380 nm), daerah visible (380 – 700 nm), daerah inframerah (700 – 3000 nm) (Khopkar 1990). Spektrofotometer Uv-Vis merupakan spektrofotometer yang digunakan untuk pengukuran didaerah ultra violet dan didaerah tampak. Semua metode spektrofotometri berdasarkan pada serapan



sinar oleh senyawa yang ditentukan, sinar yang digunakan adalah sinar yang semonokromatis mungkin. Prinsip kerja spektrofotometer, Saat sumber cahaya dihidupkan, cahaya yang berasal dari sumber tersebut akan mengenai monokromator yang berfungsi mengubah sinar polikromatis menjadi sinar monokromatis sesuai yang dibutuhkan oleh pengukuran dan kemudian cahaya yang telah di filter memasuki sampel cell yang didalamnya terdapat sampel dan kemudian sampel akan menyerap cahaya tersebut atau mengalami absorbs. Dimana energi cahaya yang diserap atom atau molekul tersebut digunakan untuk bereksitasi ke tingkat energi elektronik yang lebih tinggi. Absorbs hanya terjadi jika selisih kedua tingkat energi elektronik tersebut bersesuaian dengan energi cahaya (foton) yang datang yakni E=Efoton. Kemudian cahaya yang melewati sampel akan sampai di detector, yang berupa transduser yang mengubah energy cahaya menjadi suatu isyarat listrik, dan kemudian dilanjutkan ke pengganda (amplifier), dan rangkaian yang berkaitan membuat isyarat listrik itu memadai untuk dibaca. Dan akhirnya sampai di suatu system baca (piranti pembaca) yang memperagakan besarnya isyarat listrik, menyatakan dalam bentuk % Transmitan (% T) maupun Absorbansi (A). Spektrofotometer Infrared dari namanya sudah bisa diketahui bahwa spektrofotometri ini berdasar pada penyerapan panjang gelombang infra merah. Cahaya infra merah terbagi menjadi infra merah dekat, pertengahan, dan jauh. Infra merah pada spektrofotometri adalah infra merah jauh dan pertengahan yang mempunyai panjang gelombang 2.5-1000 μm. Konsep radiasi infra merah diajukan pertama kali oleh Sir William Herschel (1800) melalui percobaannya mendispersikan radiasi matahari dengan prisma. Ternyata pada daerah sesudah sinar merah menunjukkan adanya kenaikan



temperatur tertinggi yang berarti pada daerah panjang gelombang radiasi tersebut banyak kalori (energi tinggi). Daerah spektrum tersebut selanjutnya disebut infrared. Spektroskopi inframerah ditujukan untuk maksud penentuan gugus-gugus fungsi molekul pada analisa kualitatif, disamping untuk tujuan analisis kuantitatif.



METODE PENELITIAN a. Alat Alat yang digunakan pada penelitian ini adalah set alat refluks, kain flannel, kompor, kapas, gelas ukur, erlenmeyer, gelas beaker, labu ukur, batang pengaduk, botol vial, corong, statif, klem, dan kertas saring. b. Bahan Bahan utama yang digunakan adalah Kopi Kapal Api, kemudian ada bahan kimia lain sepeti Aquadest, Asam asetat, Kloroform, dan HCl. c. Penentuan kafein pada kopi Persiapan alat dan bahan, ditimbang kopi bubuk sebanyak 40 gram kemudian ditambah 250 mL aquadest dan direfluks selama 30 menit. Setelah direfluks disaring dengan kain flanel dalam keadaan panas, ditambahkan asam asetat 40 mL, dan diaduk sampai homogen. Kemudian disaring dengan kapas sampai filtrat jernih lalu diekstraksi dengan kloroform sebanyak 2 kali, pada perlakuan pertama diekstraksi dengan kloroform sebanyak 20 mL dan pada perlakuan kedua diekstraksi dengan 10 mL kloroform. Kemudian diambil fase kloroform dan hasil diuapkan dengan cara mikrosublimasi. d. Pembuatan larutan standar kafein 10 mg kristal kafein dilarutkan dalam 10 mL HCl e. Penentuan spectrum IR Menentukan kemiripan kafein pada kopi kemasan dengan melihat gugus fungsi yang muncul pada FT-IR. f. Penentuan panjang gelombang Deteksi absorbansi larutan standard pada rentang panjang gelombang 250300nm dengan menggunakan instrument spektrofotometer UV-Vis. Selanjutnya dibuat kurva standar yang menghubungkan



absorbansi dengan konsentrasi masingmasing larutan standar.



dari



HASIL DAN PEMBAHASAN Kopi merupakan sumber kafein. Kafein merupakan senyawa alkaloid yang bersifat merangsang. Kafein banyak memiliki manfaat dan telah banyak digunakan dalam dunia medis. Kafein dapat dibuat dari ekstrak kopi, teh dan cokelat. Kafein berfungsi untuk merangsang aktivitas susunan saraf dan meningkatkan kerja jantung, sehingga jika dikonsumsi dalam jumlah berlebihan akan bersifat racun dengan menghambat mekanisme susunan saraf manusia. Rumus kimia untuk kafein yaitu C8H10N4O2, kafein murni berbentuk kristal panjang, berwarna putih, tidak berbau dan rasanya pahit. Didalam biji kopi kafein berfungsi sebagai unsur rasa dan aroma. Kafein murni memiliki berat molekul 194.19 gr, titik leleh 236°C dan titik didih 178°C (Aisyah, 2013). Kafein yang merupakan bagian dari kelompok senyawa metilsantin, sedangkan bagian lain dari senyawa ini dikenal sebagai trofilin dan teobromin yang salah satu sumber utamanya adalah dari kopi. Kafein dalam kopi mampu memberikan sinyal pada otak untuk lebih cepat merespon dan dengan cepat mengolah memori pada otak. Hal ini senada dengan apa yang dikatakan oleh Intisari bahwa Kafein ternyata dapat menimbulkan perangsangan terhadap susunan saraf pusat (otak), sistem pernapasan, serta sistem pembuluh darah dan jantung. Sebab itu tidak heran setiap minum kopi dalam jumlah wajar (1-3 cangkir), tubuh kita terasa segar, bergairah, daya pikir lebih cepat, tidak mudah lelah atau pun mengantuk. Dampak positif ini menyebabkan orang sulit terlepas dari kebiasaan minum kopi. Karena khasiat kafein seperti itulah, maka substansi ini juga terdapat pada pil-pil diet dan obat-obat pereda sakit (painkillers). Kendati tergolong sebagai perangsang tertua dunia, kafein itu sendiri baru dikenal sekitar 200 tahun lalu.



Sebelumnya yang diketahui hanyalah bahwa pelbagai tanaman itu masing-masing memiliki khasiatnya sendiri-sendiri. Pada 1820 kimiawan Friedrieb Ferdinand Runge dari Jerman berhasil mengisolasi unsur kafein pada biji kopi (Fulder, 2004). Dalam praktikum kali ini dilakukan isolasi kafein dari kopi kapal api dengan menggunakan metode ekstraksi refluks. Refluks merupakan cara pemanasan larutan dengan menggunakan pendinginan. Alat refluks ini terdiri dari pendingin Liebig dimana prinsip kerjanya yaitu air masuk dari selang bawah dan keluar dari selang atas. Hal ini bertujuan untuk memaksimalkan proses refluks, sebab tekanan air dari bawah ke atas akan lebih menyempurnakan proses refluks dibandingkan tekanan air dari atas ke bawah. Untuk menentukan kadar kafein dalam kopi, digunakan kopi bubuk yang belum diketahui kadar kafeinnya. Pada praktikum isolasi kafein ini digunakan kopi dimana kopi sudah berbentuk serbuk yang berwarna coklat dengan massa 40 gram. Kemudian serbuk kopi dilarutkan kedalam 250 mL aquades (sampai larut sempurna) dan didapat larutan berwarna coklat kehitaman. Kemudian campuran tersebut direfluks selama kurang lebih 30 menit. Adapun tujuan dari pemanasan ini yaitu agar kafein yang ada pada kopi dapat larut sempurna, dimana kelarutan kafein akan semakin meningkat seiring bertambahnya suhu air. Saat campuran ini direfluks, sampel yang akan diisolasi akan terpisah. Setelah proses refluks selesai diperoleh larutan berwarna coklat kehitaman. Campuran kemudian disaring dengan menggunakan kain flanel. Proses penyaringan ini dilakukan dalam keadaan panas karena kafein sedikit larut dalam air dingin (kelarutannya kecil), sehingga apabila penyaringan dilakukan dalam keadaan dingin, maka kafein akan kembali mengendap yang pada akhirnya menyebabkan kafein tertinggal pada residu. Dari hasil penyaringan ini diperoleh filtrat



atau hasil saringan berupa larutan yang berwarna cokelat kehitaman, dan residu yang dihasilkan berwarna coklat kehitaman. Kemudian ditambahkan dengan asam asetat sebanyak 40 ml. Fungsi penambahan asam asetat adalah untuk mengendapkan campuran kopi atau mengendapkan kotoran-kotoran yang terdapat pada filtrat. Kemudian diaduk hingga homogen dan disaring kembali dengan kapas sampai filtrat menjadi jernih. Perlakuan ini diulang sebanyak 3 kali agar mendapat hasil yang maksimal. Filtrat ditempatkan pada corong pisah kemudian ditambahkan kloroform sebanyak 25 mL, kemudian dikocok. Penambahan kloroform ini akan dapat mengikat kafein, karena kafein dapat larut dalam kloroform. Kemudian campuran tersebut didiamkan agar memisah dan membentuk 2 lapisan. Lapisan atas berwarna coklat tua dan lapisan bawah berwarna coklat muda. Pemisahan ini didasarkan atas perbedaan massa jenis kedua campuran. Proses ekstraksi dilakukan sebanyak 2 kali, agar kafein yang diperoleh maksimal. Adanya Kafein dalam filtrat ditandai dengan terbentuknya dua lapisan yaitu lapisan atas dan lapisan bawah pada filtrat, dimana lapisan atas merupakan : fasa air (larutan kopi berwarna coklat tua) yang mengandung sisa garam dan Pb. Fasa air berada diatas karena massa kloroform lebih besar dari air dan lapisan bawah : fasa organik (larutan kafein dalam kloroform yang berwarna cokelat muda) yang mengandung kafein dalam kloroform. Mengeluarkan dan menampung lapisan bawah (fasa organik) ke dalam Erlenmeyer. Lapisan bawah yang mengandung kafein ditampung dalam gelas beaker yang sudah ditimbang dan lapisan atas ditambahkan kembali dengan 10 mL kloroform agar kafein yang masih ada pada lapisan atas/fasa air larut dan sekaligus memurnikan kafein dari zat-zat pengotornya, sehingga kafein yang diperoleh benar-benar murni. Lapisan bawah pada larutan tersebut



kembali ditampung pada gelas beaker yang sama sedangkan lapisan atas sudah tidak digunakan karena sudah tidak mengandung kafein. Kemudian menguapkan cairan tersebut menggunakan penangas air sampai mengering, yang bertujuan untuk memisahkan kloroform yang memiliki titik didih lebih rendah di bandingkan kafein sehingga kloroform akan menguap dan akan terbentuk kafein kasar. Kafein dapat dimurnikan dengan cara mikrosublimasi. Pada proses mikro sublimasi ini menghasilkan kristal yang berwarna putih kekuningan. Gelas beaker yang sudah ditimbang dikurangi dengan gelas beaker yang berisi kristal. Hasilnya sebanyak 0,03 gram dan hasil rendemen kafein dalam kopi adalah 0,075 %. Setelah itu kristal kafein yang didapat dikerok dengan menggunakan spatula. Lalu kristal di uji dengan menggunakan Spektrofotometer Uv-Vis dan FTIR. Berikut hasil dari kristal kafein yang diuji :



Gambar 1. Hasil Absorbansi Spektrofotometer UV-Vis



Gambar 2. Hasil isolasi kafein dengan FT-IR



KESIMPULAN Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan: 1. Metode pemisahan yang digunakan dalam mengisolasi kafein pada kopi adalah ekstraksi refluks. 2. Rendemen hasil praktikum isolasi kafein dari kopi yang menggunakan metode ekstraksi refluks adalah sebanyak 0,075 %. 3. Berat kristal kafein yang terdapat pada kopi adalah sebesar 0.03 gram.



DAFTAR PUSTAKA Ahmad, Syamsul,1986. Kimia organik Bahan Alam. Jakarta : Universitas Terbuka. Aisyah, Megah., Fuferti.Z., Syakbaniah Dan Ratnawulan. 2013. Perbandingan Karakteristik Fisis Kopi Lwak (Civet Coffee) Dan Kopi Biasa Jenis Arabica. Pillar Of Physics, Vol.2. Oktober 2013, 68-75. Anwar, Chairil dan Hasmi, 1994. Pengantar Praktikum Kimia Organik. Jakarta : Depdikbud. Creswell, J., Chifford, dkk. 2005. Analisis spectrum Senyawa Organik. Bandung : ITB.



Frieda Nurlita. 2006, Buku Ajar Praktikum Kimia Organik. Singaraja : Universitas pendidikan Gamesha. Fulder. 2004. Khasiat Teh Hijau. Jakarta : Prestasi Pustaka. Harbone, J.B.1987. Metode Kurva Fito Kurva Penuntun Cara Moderen Menganalisis Tumbuhan. Edisi 4, Terjemahan Kokasih P dan



Soediro L Bandung : Institut Teknology Bandung. Khopkar, S. 1990. Konsep Dasar Kimia Analitik. Jakarta : Universitas Indonesia Press.



Slamet, S. 1989. Analisis Bahan Makanan dan Pertanian. Jakarta, Gramedia Pustaka Utama. LAMPIRAN