## AKTA KIMIA

## INDONESIA

## Optimasi Proses Pemisahan Minyak Jintan Hitam Dengan Kualifikasi Food Grade Menggunakan Metode Hydrodistillation Melalui Variasi Treatment Pra-Ekstraksi
Elisabeth Ratnani Wahyu Hapsari*, Achmad Ferdiansyah Pradana Putra, Achmad Haris Sofani Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Departemen Teknik Kimia Industri, Program Studi Teknologi Rekayasa Kimia Industri
Surabaya, Indonesia
*alamat email korespondensi : elisacreative88@gmail.com

## Abstrak
Jintan hitam memberikan manfaat yang baik bagi tubuh sebagai peningkat imunitas, namun sayang teknologi  pengekstrakan  jintan  hitam  masih  belum  memenuhi  standart  Food  and  Drug Administration (FDA)  yang  menganjurkan  penggunaan  pelarut air  sewaktu  proses ekstraksi  agar aman dikonsumsi. Adapun teknologi yang sudah berkembang yaitu metode ekstraksi hidrodistilasi mengunakan  pelarut  air  hanya  mampu  menghasilkan  yield  7,52%  (w/w),  sehingga  memerlukan treatment tambahan agar dihasilkan yield yang lebih maksimal. Metodologi yang dilakukan dalam penelitian  ini  adalah  variasi  treatment  pra-ekstraksi  meliputi  :  Maceration  (M),  Maceration Microwave  (MW),  Maceration  Ultrasonic  (MU),  dan  Maceration  Ultrasonic  Microwave  (MWU) dengan metode ekstraksi hydrodistillation. Variabel waktu pra-ekstraksi divariasikan dari  10, 20, 30, 40, 50, dan 60 menit, sedangkan proses ekstraksi berlangsung selama 9 jam. Hasil penelitian menunjukkan  variasi  pra-ekstraksi  MWU  memberikan  pemecahan  dinding  sel  jintan  hitam  yang sempurna,  sehingga  dihasilkan  yield  sebesar  20,61%  (w/w),  dengan  11  komponen  bahan  aktif. Perlakukan yang dilakukan dengan metode pra ekstraksi MWU juga mampu menghemat konsumsi energi sebesar 81,53% jika dibandingkan dengan metode maserasi saja. Dengan demikian metode pra-ekstraksi MWU terbukti mampu memberikan optimasi proses pemisahan minyak jintan hitam..
Kata kunci: Pra Ekstraksi, Maserasi, Microwave, Ultrasonic

## I. PENDAHULUAN
Angka kasus positif COVID-19 yang terus meningkat, mengakibatkan penjualan suplemen  untuk  menjaga  sistem  imun  tubuh meningkat  hingga  50%.  Tercatat  nilai  total penjualan  pada  tahun  2019  sebesar  US$1,7 miliar, naik menjadi US$2,2 miliar pada tahun 2020  (Kartinah,  2021).  Suplemen  biasanya
mengandung  senyawa  turunan  alkohol  dan senyawa turunan terpene, yang dimanfaatkan sebagai  antioksidan  untuk  melawan  berbagai macam  penyakit.  Menurut  Hadi  dkk  (2015), jintan hitam mengandung 28 komponen bahan aktif  termasuk  gugus  turunan  alkohol  dan terpene  yang  potensial  sebagai  antioksidan. Oleh karena itu jintan hitam banyak diekstrak

## Elisabeth R. W. H., dkk., Akta Kimia Indonesia 7(2), 2022, 133-148
untuk dijadikan suplemen peningkat imunitas (Darakhshan dkk, 2015).
Screw  press  banyak  digunakan  untuk ekstraksi  jintan  hitam  karena  metode  ini dinilai  aman  dibandingkan  metode  lainnya, karena step proses ekstraksi yang mudah tanpa pelarut kimia. Sayangnya, yield minyak yang dihasilkan  masih  sedikit,  karena  proses ekstraksi  yang  tidak  merata.  Mazaheri  dkk (2019), melakukan penelitian ekstraksi jintan hitam  menggunakan  screw  press.  Yield tertinggi yang dihasilkan adalah 21,9% (w/w), padahal  oil  content  yang  terkandung  adalah 41,8%  (w/w),  artinya  ada  47,6%  (w/w)  oil content yang belum terekstraksi. Berdasarkan permasalahan  pada  penelitian  sebelumnya, maka Alrashidi dkk (2020) melakukan proses ekstraksi  jintan  hitam  menggunakan  metode ekstraksi  soxhlet  dengan  variasi  pelarut hexane, tetrahydrofuran, ethanol, dychloromethane,  methanol,  mix  methanol- water selama 6 jam. Yield tertinggi dihasilkan oleh  pelarut  ethanol  sebesar  40,16%  (w/w). Meskipun yield yang dihasilkan tinggi, namun proses  ekstraksi  yang  dilakukan  tidak memenuhi U.S. Food & Drug Administration (FDA)  standard  untuk  produk  minyak  yang aman  dikonsumsi,  karena  menggunakan pelarut  organik  berupa  ethanol.  FDA  (2019) menyatakan  bahwa  minyak  yang  aman  di konsumsi harus berlabel Generally Recognized as Safe (GRAS) tanpa tambahan
zat  aditif  dan  bebas  zat  kimia  berbahaya (chemical free). Pelarut air direkomendasikan oleh  FDA  dengan  label  GRAS  karena  bebas dari  bahan  kimia  adiktif  dan  juga  aman  bagi konsumsi  internal  tubuh.  Sayangnya, metode ekstraksi dengan soxhlet tidak bisa menggunakan  pelarut  air  karena  proses soxhletasi  dibawah  condenser  perlu  berada pada  temperatur  kurang  dari  100℃  untuk pergerakan  uap  pelarut  yang  efektif.  Oleh karena itu dikembangkan metode hydrodistillation  yang  dapat  melakukan proses ekstraksi dengan menggunakan pelarut air.  Bayati  dkk  (2020),  mengembangkan penelitian  ekstraksi  jintan  hitam  yang  aman dengan hydrodistillation menggunakan pelarut air destilasi, agar bebas dari zat kimia dan  aman  dikonsumsi.  Proses  ekstraksi dilakukan  selama  9  jam.  Namun,  yield  yang dihasilkan  pada  metode  ini  sangat  rendah yaitu  7,52%  (w/w).  Padahal  ekstraksi  yang digunakan sudah sesuai dengan standart food grade.  Oleh  karena  itu  diperlukan  proses tambahan untuk memaksimalkan yield.
Peneliti  terdahulu, telah  melakukan penelitian treatment pra-ekstraksi pada bahan alam,  selain  jintan  hitam,  yang  bertujuan untuk  mengoptimalkan  yield  hasil  ekstraksi. Durdevic  dkk  (2017),  melakukan  penelitian mengenai  pengaruh  metode  pra-ekstraksi dengan  Microwave  pada  ekstraksi  buah delima.  Hasil  terbaik  didapatkan  pada  pra-

## Elisabeth R. W. H., dkk., Akta Kimia Indonesia 7(2), 2022, 133-148
ekstraksi  Microwave  dengan  yield  paling tinggi 36,34% (w/w) dalam waktu ekstraksi 8 jam. Pada tahun berikutnya Zhong dkk (2018), melakukan penelitian mengenai ekstraksi biji kelor  dengan  variasi  pra-ekstraksi  berupa Microwave,  ultrasonic,  dan  satu  variabel kontrol  tanpa  proses  pra-ekstraksi.  Yield tertinggi yang dihasilkan 39,16% (w/w) pada variabel  tanpa  proses  pra-ekstraksi  dalam waktu  8  jam.  Kemudian  Taofiq  dkk  (2019), mengembangkan  metode  pra-ekstraksi  yang lebih  beragam  yaitu  Microwave,  ultrasonik, dan  maseration  untuk  proses  ekstraksi  jamur blazei.  Hasil  yield  tertinggi  adalah  82,76% (w/w)  dengan  menggunakan  pra-ekstraksi
Microwave dalam waktu ekstraksi yang lebih singkat yaitu 50 menit. Dari penelitian diatas, terbukti bahwa proses treatment pra ekstraksi mampu meningkatan nilai yield.
Berdasarkan  permasalahan  rendahnya yield pada proses ekstraksi jintan hitam yang sesuai dengan standart food grade dan adanya potensi  peningkatan  yield  melalui  treatment pra-ekstraksi,  maka  pada  penelitian  ini  akan dilakukan  inovasi  ekstraksi  jintan  hitam menggunakan hydrodistillation dengan penambahan metode pra-ekstraksi  yang  akan dikembangkan melalui gabungan dua sampai tiga  metode  untuk  mendapatkan  nilai  yield jintan hitam yang lebih optimum.

## II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Minyak Essensial Jintan Hitam
Minyak essensial jintan hitam diketahui kaya akan kandungan zat phenolic dan phytochemical . Zat phytochemical ini berperan penting bagi kesehatan dan pemenuhan  nutrisi  tubuh  manusia  (Mazaheri dkk, 2019).

## B. Hydrodistillation
Hydrodistillation adalah jenis metode ekstraksi  dimana  uap  diinjeksikan  secara langsung kedalam sampel sehingga campuran kental mengalir dari condeser, dimana minyak dan  senyawa  bioaktif  dipisahkan  secara otomatis dari air (Azmi dkk, 2013).

## C. Maserasi
Prinsip  metode  ini  adalah  sampel  direndam dalam pelarut, dan diberikan proses pengadukan  pada  suhu  ruangan.  Keuntungan proses  ini  adalah  alat  yang  digunakan sederhana  dan  kondisi  operasi  pada  suhu ruangan (Zhang dkk, 2018).
D. Microwave
Panas radiasi yang diperoleh dari Microwave mampu memecah membran sel dan akibatnya terbentuknya  pori-pori  yang  memudahkan untuk proses ekstraksi (Mazaheri dkk, 2019). Pemanas Microwave juga  membutuhkan waktu  yang  lebih  sedikit,  dan  membuat kandungan nutrisi bahan meningkat. Gelombang  mikro  yang  dihasilkan  oleh Microwave menembus  material,  dan  energi elektromagnetik diubah menjadi energi panas

## Elisabeth R. W. H., dkk., Akta Kimia Indonesia 7(2), 2022, 133-148
pada  seluruh  bagian  material  atau  bahan, sehingga proses pemanasan berlangsung lebih cepat (Juhaimi dkk, 2018).

## E. Ultrasonik
Peran  gelombang  ultrasonik  dalam  ekstraksi merusak membran sel, sehingga memudahkan proses  ekstraksi.  Kentungan  menggunakan metode  ultrasonik  adalah  meningkatkan kecepatan  ekstraksi,  waktu  proses  ekstraksi yang  lebih  cepat,  konsumsi  energi  yang sedikit,  dan  efisiensi  yang  tinggi  (Moghimi dkk, 2018).
F. Rotary Vacum Evaporator (RVE)
Rotary  vacum  evaporator digunakan  untuk menguapkan air dalam produk hasil ekstraksi sehingga memiliki kekentalan tertentu. Untuk menghemat  energi  dalam  evaporator  maka tekanan dibuat vakum agar titik didih pelarut akan  menjadi  lebih  rendah  dengan  harapan kandungan  dalam  produk  ekstraksi  tidak banyak  berubah  dari  aslinya  (Siswanto  dkk, 2018).

## II. METODE PENELITIAN

## A. Bahan dan Alat
Penelitian  menggunakan  jintan  hitam ( Nigella Sativa L ) yang didapatkan dari Pasar Pucang  Anom  Surabaya  sebanyak  100  gram per  variabel  dan  pelarut aquadest (1L  per variabel). Alat yang digunakan adalah beaker glass (Pyrex) , stirrer bar (Thomas Scientific) , ultrasonic  (Woodpecker USD-J) ,  Microwave
(Ferrite
Microwave Technologies) , seperangkat alat hydrodistillation (Pyrex) dan Rotary  Vacum  Evaporator (RVE)  ( IKA Germany ).

## B. Treatment Pra Ekstraksi
Tahap pra-ekstraksi dibagi menjadi empat tipe  bagian: Maceration (M), Maceration Microwave (MW), Maceration  Ultrasound (MU) and Maceration Ultrasound Microwave (MWU). Masing-masing metode pra-ekstraksi akan diberikan variasi waktu percobaan yaitu 10, 20, 30, 40, 50 dan 60 menit.
C. Tahap Hydrodistillation dan Pemisahan Pelarut Proses ekstraksi menggunakan hydrodistillation  selama  9  jam  pada  suhu pemanas  heater  100℃  yang  sesuai  dengan referensi  dari  Bayati  dkk  (2020),  namun rangkaian  dimodifikasi  seperti  pada  Gambar 1.  Pemisahan  pelarut  dilakukan  dengan menggunakan  alat  RVE  dengan  mengatur suhu 72oC pada kondisi operasi pemanas dan kecepatan putar sebesar 20 rpm.

## D. Tahap Analisis
Analisis yang dilakukan meliputi analisis karakterisasi,  perhitungan  yield,  dan  densitas yang  dilakukan  menggunakan  persamaan  (1) dan (2).
yield  (%(w/w))=(massa  minyak  (gr))/(massa minyak umpan total (gr) ) x 100%                 (1)

## Elisabeth R. W. H., dkk., Akta Kimia Indonesia 7(2), 2022, 133-148
massa jenis (ρ)=(Massa (m))/(Volume (v) ) x 100% (2) Selanjutnya ada analisa
Gas Chromatography  Mass  Spectrometry  (GC- MS),  Scanning  Electron  Microscope  (SEM), dan  analisis  perhitungan  efisiensi  konsumsi energi,  dengan  menggunakan  persamaan  (3) dan (4).
Energi  (kWh/gr)=  Daya  (kWh)    x  Waktu
(hour) (3) Biaya (Rp kWh/gr)= Energi x biaya listrik per kWh (4)

## IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

## A. Analisis  Pengaruh  Variasi  Metode

## Treatment  Pra-Ekstraksi  Terhadap Karakterisasi Minyak Jintan Hitam
Hasil  analisis  karakterisasi  meliputi warna dan densitas minyak jintan hitam hasil ekstraksi selama 9 jam dengan variasi metode pra-ekstraksi  M,  MU,  MW,  MWU  dengan tingkat saturasi warna kuning sampai cokelat
dan nilai densitas 1,497 gr/ml sampai dengan 1,527  gr/ml  ditunjukkan  pada Tabel  1 . Metode  MWU  memberikan  saturasi  warna terpekat yaitu coklat pekat kehitaman dan nilai densitas  tertinggi  yaitu  1,527  gr/ml.  Hal  ini membuktikan  bahwa  metode  MWU  efektif untuk memecah gugus aromatik, terpene dan alkohol  menjadi  derivat  senyawa  turunan dibandingkan  dengan  ketiga  metode  lainnya (M, MU, MW) karena kaya akan bahan aktif dengan  berat  molekul  yang  besar  sehingga yield akan  semakin  banyak.  Pengaruh kenaikan densitas juga memberikan kecenderungan peningkatan kelarutan minyak jintan  hitam  terhadap  berat  jenis  minyak, sehingga  semakin  tinggi  nilai  berat  jenis minyak  maka  minyak  yang  dihasilkan memiliki kualitas yang lebih baik (Guenther, 1987).
Keterangan Rangkaian Alat :
1 Pemanas Elektrik (Thermo Scientific)
2 Labu Leher Tiga (Pyrex)
3 Rubber Prop (Danish Laboratory)
4 Cool Water In (Pyrex)
5 Condensor (Pyrex)
6 Cool Water Out (Pyrex)
7 Termocouple Sensore (Type K)
8 Termocouple Control (Autonics TC4S-14R)
Gambar 1. Metode Hydrodistillation

## Elisabeth R. W. H., dkk., Akta Kimia Indonesia 7(2), 2022, 133-148
Tabel 1. Karakterisasi Minyak Jintan Hitam
Parameter Metode M MU MW MWU
Warna
kuning muda kecoklatan kuning tua kecoklatan krem kecoklatan coklat pekat kehitaman Densitas (gr/ml) 1,497 1,501 1,511 1,527
Gambar 2. Yield Hasil Ekstraksi

## B. Analisa  Pengaruh  Variasi  Metode
Treatment  Pra-Ekstraksi  Terhadap Yield dan Morfologi Jintan Hitam
Yield adalah  parameter  perbandingan minyak  yang  dihasilkan  dengan  bahan  baku kering. Gambar  2 menunjukkan  bahwa metode  MWU  menghasilkan yield tertinggi

## Elisabeth R. W. H., dkk., Akta Kimia Indonesia 7(2), 2022, 133-148
14,5% sampai 20,61%. Hal ini terjadi karena efek maserasi melemahkan struktur sel untuk mengurangi tekanan selama proses  ekstraksi, sehingga  difusi  air  melambat  (Guzman  dkk, 2020). Penambahan radiasi gelombang mikro dari Microwave membantu  menekan  proses ekstraksi  dan  jumlah  minyak  esensial  yang terkandung  didalam  jintan  hitam.  Sehingga menyebabkan perpecahan pada membran sel, serta membentuk pori-pori yang memudahkan adanya  minyak  keluar  (Juhaimi  dkk,  2018). Proses penghancuran dinding sel ini ditambah dengan gelombang ultrasonic yang menimbulkan  intensitas  ekstraksi  dengan tekanan  turgid  melalui  pelarut  dan  efek
kavitasi  yang  dihasilkan,  hal  ini  menambah perpecahan  ganda  membran  sel  pada  sel epidermis  melintang  besar  dan  kecil,  serta memberikan  peningkatan  struktur  porositas. Akibatnya transfer massa mengalami peningkatan  sehingga  dinding  sel  hancur dengan  sempurna  dan yield yang  dihasilkan lebih  banyak  (Bakhsabadi  dkk,  2017). Morfologi  dinding  sel  jintan  hitam  akibat metode  pra  ekstraksi  MWU  disajikan  pada Gambar  3(e). Pada  perhitungan  diameter pecahan permukaan sel  yang telah dilakukan secara  kuantitatif  didapatkan  bahwa  metode pra ekstraksi MWU mampu memecah sel dari 3,7 𝜂 m sampai dengan 8,2 𝜂 m.
a) No. treatment (b) M                          (c) MU                          (d) MW                       e) MWU
Gambar 3. Perbandingan Morfologi Jintan Hitam Pra-Ekstraksi

## Elisabeth R. W. H., dkk., Akta Kimia Indonesia 7(2), 2022, 133-148
Metode  pra  ekstraksi  M  meningkatkan kontak  pelarut  (kebutuhan  pelarut  banyak) dengan bahan sehingga melemahkan struktur dinding sel dan membantu melarutkan bahan aktif  sel  hal  ini  terjadi  karena  tekanan konsentrasi  pelarut  yang  tinggi  untuk  bisa keluar  dari  dalam  sel  (Guzman  dkk,  2020). Morfologi dinding sel jintan hitam dengan pra ekstraksi M dapat dilihat pada Gambar 3(b) dimana pra ekstraksi  M  mampu memberikan pelunakan kekuatan membran semipermeabel untuk  meloloskan  pelarut  yang  lebih  besar sehingga  komponen  dalam  sel  jintan  hitam dapat  terekstraksi  meskipun  difusi  air melambat  sehingga yield yang  dihasilkan sedikit yaitu 2,57% sampai 3,34%.
Pra ekstraksi MU menghasilkan yield sebanyak 6,28% sampai 9,93%. Pengaruh pemberian perlakuan pra ekstraksi menggunakan ultrasonic yang lebih lama dapat meningkatkan adanya proses kavitasi. Morfologi jintan hitam setelah dilakukan pra ekstraksi gabungan maserasi ultrasonik (MU) disajikan pada Gambar 3(c) . Efek radiasi berupa gelembung kavitasi ini meledak atau meletup dipermukaan padatan, sehingga membran sel mengalami peningkatan porositas karena adanya transfer massa akibat perubahan mekanis dan efek termal. Struktur berpori dan longgar yang terjadi pada badan sel epidermis melintang besar membuat adanya peningkatan interaksi luas permukaan
antara jintan hitam dengan gelembung mikro kavitasi, sehingga permukaan dinding sel menjadi lebih besar akibat gaya geser permukaan. Pada kondisi radiasi dengan waktu yang lama efek kavitasi akan menyebabkan efisiensi proses ekstraksi berkurang sehingga terjadi erosi dan kerusakan pada partikel sehingga dihasilkan yield yang relatif sedikit (Zhang dkk, 2019). Pra ekstraksi MW menghasilkan yield yang besar yaitu 8,34% sampai 17,53%. Pra ekstraksi MW memberikan efek kelembapan saat proses perendaman, semakin tinggi kelembapan maka kandungan bahan aktif dalam jintan hitam akan meningkatkan efisiensi proses ekstraksi sehingga terjadi proses penghancuran jaringan sel melalui panas yang diciptakan dari pergerakan molekul polar air dalam jaringan. Efek radiasi gelombang mikro menyebabkan timbulnya pori-pori pada morfologi jintan hitam sehingga memberi akses yang mudah pada minyak untuk melakukan pergerakan keluar melalui dinding sel semipermeabel (Mazaheri dkk, 2019). Morfologi dinding sel pra ekstraksi MW dapat dilihat pada Gambar 3(d) perubahan struktur ini dipengaruhi oleh proses perpindahan panas secara konveksi, konduksi dan radiasi pada proses sehingga terjadi tekanan termal dari luar menuju kedalam sempel, menekan zat yang ada didalam jintan hitam keluar, dan

## Elisabeth R. W. H., dkk., Akta Kimia Indonesia 7(2), 2022, 133-148
mengekspansi lebih cepat, akibatnya epidermis tidak mampu lagi menahan gaya turgid , kemudian terjadi transfer massa cepat dan menghasilkan cekungan yang sangat dalam pada struktur dinding sel. Oleh karena itu dihasilkan yield yang melimpah (Bakhsabadi dkk, 2017).

## C. Analisa Pengaruh Variasi Metode
Treatment Pra-Ekstraksi Terhadap

## Kandungan Komponen Aktif
Pemeriksaan kandungan komponen bahan aktif dilakukan menggunakan GC-MS. Pada penelitian ini digunakan pelarut air yang bersifat polar sehingga efektif untuk mengekstraksi  dan  berikatan  dengan  gugus polar.  Perbedaan  kadar  gugus  polar  dan nonpolar menunjukkan kemampuan ekstraksi untuk  menghasilkan bahan aktif, hal  ini juga dipengaruhi  dengan  perlakuan  pada  bahan sebelum memasuki proses ekstraksi. Umumnya  gugus  fungsional  alkohol  dan turunannya yang bersifat polar akan dihasilkan  lebih  banyak  karena  berikatan dengan  pelarut  yang  polar  (air),  dan  gugus fungsi  nonpolar  akan  lebih  sedikit  karena sukar berikatan dengan pelarut polar
(Heinrich dkk, 2004). Perbandingan
kandungan komponen senyawa yang dihasilkan  dari  variasi  metode  pra  ekstraksi disajikan  pada  Gambar  4.  Pra  ekstraksi  M menghasilkan  presentase  derivat  komponen turunan  senyawa  alkohol  terbesar  pada
Tetracosamethyl – cyclododecasiloxan sebanyak  21,66%  dan  Hexanedioic  acid, bis(2-ethylhexyl) ester sebanyak 65,46%, hal ini menunjukkan bahwa  pelarut  air mengikat gugus  alkohol  untuk  membentuk  derivat utama  akibat  adanya  pemutusan  rantai molekul  hidrokarbon,  hal  ini  terjadi  karena kinetika  kontak  antara  pelarut  dengan  bahan aktif  didalam  sel  jintan  hitam  meningkat, sehingga  dihasilkan  variasi  komponen  bahan aktif sebanyak 15 komponen dengan persentase  terbesar  terbentuk  pada  gugus polar turunan alkohol (Noman dkk, 2020).
Pada pra ekstraksi  MU dihasilkan gugus derivat  komponen  dengan  variasi  yang  lebih banyak yaitu 40 komponen, dengan persentase terbesar  dimiliki  oleh  gugus  Phenol  (bersifat polar)  sebanyak  10,13%  dan  gugus  1,4  – Anhydro  –  d  –  mannitol  alpha  .-  D  - Glucopyranoside (bersifat nonpolar) sebanyak 10,46%  yang  disajikan  pada  Tabel  2. Gelombang  ultrasonik  merestriksi  gugus molekul  menjadi  senyawa  nonpolar  pada frekuensi tinggi dan kondisi daya rendah. Hal ini dilakukan agar senyawa yang bersifat polar tidak  terdegradasi,  namun  pada  kasus penggunaan  penyinaran  dengan  waktu  yang lama  gugus  bersifat  polar  akan  cenderung terdegradasi  dan  digantikan  dengan  restriksi senyawa  nonpolar,  oleh  karena  itu  dari  40 komponen  bahan  aktif  yang  dihasilkan sebagian  besar  adalah  senyawa  turunan

## Elisabeth R. W. H., dkk., Akta Kimia Indonesia 7(2), 2022, 133-148
terpene yang sifatnya  nonpolar (Noman dkk, 2020).
Pada pra ekstraksi MW dihasilkan gugus
komponen sebanyak 61 komponen. Persentase  terbesar  dimiliki  oleh  gugus  1,4- Dioxane-2,6-dimethanol  sebanyak  6,45% (bersifat polar turunan utama alhohol) dan 1H- Indene, 2,3-dihydro-3-Dihydroindene sebanyak 7,55% (bersifat polar turuan derivat keton)  yang  disajikan  pada  Tabel  2. Gelombang mikro merestriksi gugus molekul
menjadi senyawa polar pada frekuensi rendah dan kondisi daya tinggi. Pembentukan derivat senyawa  alkohol  terjadi  karena  transfer material  massa  semakin  meningkat  akibat penyinaran  gelombang  mikro  dalam  waktu yang lama, sehingga restriksi senyawa gugus polar  (alkohol)  akan  lebih  sering  terjadi daripada  senyawa  gugus  nonpolar  (terpene) (Chen dkk, 2020). Hal inilah yang menyebabkan  sebagian  besar  gugus  yang dihasilkan adalah senyawa polar.

## Elisabeth R. W. H., dkk., Akta Kimia Indonesia 7(2), 2022, 133-148
Tabel 2. Perbandingan Kandungan Komponen
No. Komponen Area (%) M MU MW MWU 1 Phenol 1,70 10,13 2,32 - 2 Cycloheptasiloxane 1,26 0,53 - 1,90 3 Tetracosamethyl-cyclododecasiloxan 21,66 - - 72,26 4 Hexanedioic acid, bis(2-ethylhexyl) ester 65,46 - - - 5 1,4-Anhydro-d-mannitol.alpha.-D- Glucopyranoside - 10,46 - - 6 1,4-Dioxane-2,6-dimethanol - - 6,45 - 7 1H-Indene, 2,3-dihydro-3- Dihydroindene - - 7,55 - 8 1,3,5-Tributyl-7-methyl-2,4,9- trioxatricyclo[3.3.1.1(3,7)]decane - - - 8,02 Tabel 3 . Komponen Hasil Pra-Ekstraksi dari Ekstraksi MWU
No. Retension Time Chemical Constituens Area % Molecular Formula MW Reported Acticity 1 11.804 Dodecamethyl-Cyclohexasiloxane 1,23 C 6 H 18 O 3 Si 3 222 Anticancer 2 13.193 Dodecamethyl-Hexasiloxane Hexadecamethyl-Octasiloxane 0,56 C 18 H 54 O 9 Si 9 C 16 H 48 O 8 Si 8
666 592 Antifungal Antimicrobial 3 13.354 Cycloheptasiloxane 1,90 C 14 H 42 O 7 Si 7 518 Preservative 4 13.728 Dimethyl Ester Of 3-Hydroxy-3-Methyl- Glutaric Acid(+)-Caran-Trans-4-Ol- Ethyl 3-Ketobutyrate Acetacetic Acid Ethyl Ester 0,19 C 27 H 52 O 4 Si 2 496 Anticancer, Anti- Inflammatory 5 15.368 Tetracosamethyl Cyclododecasiloxane 3,4-Dihydroxyphenylglycol (Trimethylsilyl Derivative) 6,51 C 20 H 60 O 10 Si 10 742 Antimicrobial, Antihelmintic, Antioxidant 6 16.181 1,3,5-Tributyl-7-Methyl-2,4,9-Trio Xatricyclo[3.3.1.1(3,7)]Decane 8,02 C 17 H 24 O 3 276 Antioxidant 7 16.534 1-Oxa-2-Oxo-3,8-Dihydroxy-6-Methyl- Acenaphthylo[4,5-B](1-Oxa-4,45- Trimethyl-Cyclopentane) 3,66 C 40 H 56 O 2 568 Anticancer, Antioxidant 8 16.762 Nepetalactol (N-Butyl O- Methylaminobenzoate) 2,94 C 10 H 16 O 2 168 Antibacterial

## Elisabeth R. W. H., dkk., Akta Kimia Indonesia 7(2), 2022, 133-148
No. Retension Time Chemical Constituens Area % Molecular Formula MW Reported Acticity 9 17.244 N-Trideuterioacetyl-L-Glutaminic Acid Dimethylester $$ L-Glutamic Acid, N- (Acetyl-D3)-, Dimethyl Ester 1,67 C 27 H 52 O 4 Si 2 496 Anticancer, Hepatoprotective 10 17.398 9exo-Methyl-Anti(9,10)- Tricyclo[4.2.1.1(2,5)]Deca-3,7-Diene- 9-endo 1,06 C 17 H 24 O 3 276 Antioxidant 11 21.801 Morphine (2TMS Derivate) Tetracosamethyl-Cyclododecasiloxan 72,26 C 17 H 19 NO 3 C 24 H 72 O 12 Si 12 285,34 890 Antispasmodic, Antirheumatic Hepatoprotectiv, Antioxidant
Pada  pra  ekstraksi  MWU  dihasilkan gugus  komponen  dengan  variasi  lebih  murni yaitu 11 komponen dengan presentase gugus derivat  terbesar  yaitu  Tetracosamethyl- Cyclododecasiloxan  sebanyak  72,26  % (bersifat  polar  derivat  alkohol)  dan  1,3,5- Tributyl-7-Methyl-2,4,9-Trio Xatricyclo [3.3.1.1(3,7)]  Decane  sebanyak  8,02  % (bersifat  nonpolar  derivat  terpene)  yang disajikan  pada  Tabel  2  dan  Tabel  3.  Hal  ini terjadi karena triple fungsi prinsip kerja yang diterapkan.  Ketika  medium  pelarut  aquadest (air) bekerja sebagai medium pengontak untuk menambah  kinetika  antara  pelarut  dengan bahan  aktif,  maka  gelombang  mikro  pada daya  tinggi  ditambahkan  untuk  merestriksi senyawa  polar  dengan  bantuan  panas  dan kecepatan  transferial  massa  sehingga  bahan aktif tidak akan terdegradasi apabila gelombang  ultrasonik  ditambahkan,  setelah itu penambahan gelombang ultrasonik
dilakukan untuk merestriksi senyawa nonpolar dengan frekuensi yang tinggi untuk mengikat  senyawa  non  polar  sisa  dari pengambilan  senyawa  polar  oleh  gelombang mikro (Bahmani dkk, 2018).
Hasil  report  activity  pada  komponen bahan aktif yang berhasil direstriksi pada pra ekstraksi MWU dan telah dianalisis menggunakan  GC-MS  secara  keseluruhan memenuhi komponen bioaktif sebagai suplemen peningkat imunitas karena
mengandung senyawa antioxidant, hepatoprotective,  anticancer,  dll.  Hal  ini sesuai  dengan  literatur  yang  menyatakan jintan  hitam  mengandung  komponen  bahan aktif  (gugus  turunan  alkohol  dan  turunan terpene)  yang  potensial  sebagai  antioksidan dan dapat dimanfaatkan sebagai sediaan obat farmasi (Hadi dkk, 2015).
D. Analisa  Pengaruh  Variasi  Metode Treatment  Pra-Ekstraksi  Terhadap

## Elisabeth R. W. H., dkk., Akta Kimia Indonesia 7(2), 2022, 133-148
Efisiensi Energi Hasil Proses Ekstraksi Untuk mengetahui perbandingan
penggunaan efisiensi energi, maka dilakukan perhitungan secara kuantitatif untuk menghitung konsumsi energi yang dibutuhkan pada  setiap  metode  pra  ekstraksi  yang disajikan pada Tabel 4
Pra-ekstraksi Maserasi (M) menghasilkan konsumsi  energi  sebanyak  0,571  kWh/gr. Maserasi  menyebabkan  pertukaran  panas yang  digunakan  ke  pelarut  dan  permukaan bahan.  Akibatnya  laju  panas  melambat  dan menyebabkan konsumsi energi yang berlebih, hal  ini  terjadi  akibat  pengaruh  konduktivitas thermal dan  perbedaan  suhu  dalam  bahan (Chandra dkk, 2017).
Pada Maserasi Ultrasonic (MU) ekstraksi dengan  bantuan  sinar  gelombang ultrasonic akan berjalan lebih cepat sehingga memungkinkan  pengurangan  biaya  energi (Torres  dkk,  2017).  Maka  metode  maserasi ultrasonic mampu memberikan efisiensi yang lebih  tinggi  dibandingkan  dengan  maserasi pada  segi  konsumsi  daya  dan  waktu  proses. Sehingga  dari  hasil  perhitungan  didapatkan konsumsi  energi  pada  metode  pra  ekstraksi MU sebanyak 0,2 kWh/gr.
Metode  Maserasi Microwave (MW) memanfaatkan  gelombang  mikro  untuk meningkatkan  proses  dan  menghasilkan penghemat  energi  yang  signifikan.  Hal  ini
terjadi  karena  gelombang  mikro  hanya memanaskan sampel dan bukan peralatannya, sehingga  konsumsi  energi  lebih  sedikit. Eksitasi  gelombang  mikro  molekul  tidak mempengaruhi  struktur  molekul  organik  dan interaksi  murni  kinetik.  Sehingga pre - treatment menggunakan pemanas Microwave lebih efisien dalam meningkatkan homogenitas  dan  transfer  energi  ke  volume total  pelarut  dan  dihasilkan  reproduktifitas sangat  meningkat.  Oleh  karena  itu  dari  hasil perhitungan didapatkan konsumsi energi pada metode  pra  ekstraksi  MW  sebanyak  0,121 kWh/gr.
Gabungan pra ekstraksi Maserasi, Microwave ,  dan  Ultrasonik  (MWU),  dibagi kedalam 3 bagian pada setiap variabel waktu sehingga penggunaan energi menjadi optimal. Metode  maserasi  mentransfer  panas  secara konduksi,  konveksi  dan  radiasi  dari  alat  ke pelarut dan permukaan bahan melalui gradien suhu.  Berhubung  pelarut  yang  digunakan adalah pelarut polar dengan konstanta dieletik yang tinggi maka proses kontak dengan bahan aktif  menyerap  panas  secara  cepat  sehingga konsumsi  energi  menjadi  lebih  besar,  dalam rentang  waktu  yang  telah  ditentukan. Penambahan gelombang mikro dari
Microwave membuat transfer energi berlangsung  melalui  interaksi  antar  molekul polar dengan medan elektromagnetik, sehingga  dikonversi  menjadi  energi  panas.

## Elisabeth R. W. H., dkk., Akta Kimia Indonesia 7(2), 2022, 133-148
Sifat  dielektrik  dari  zat  pengekstraksi menentukan  kemampuan  pelarut  dalam mengubah medan elektromagnetik dan medan listrik  menjadi  energi  kinetik  (Abdurahman dkk, 2016). Sehingga semakin tinggi konstanta  disipasi  pelarut  maka  efisiensi ekstraksi  yang  dihasilkan  juga  menjadi  lebih tinggi. Karena penggunaan energi yang tinggi dalam proses maserasi, dan gelombang mikro menghasilkan  panas  yang  besar,  maka ultrasonik  digunakan  untuk  mengurangi energi  yang  dikonsumsi  (Goula  dkk,  2016). Oleh  karena  itu  dari  hasil  perhitungan didapatkan konsumsi energi pada metode pra ekstraksi MWU relatif lebih kecil yaitu 0,099 kWh/gr.  Setelah  dilakukan  perhitungan penghematan biaya dalam penggunaan energi didapatkan bahwa metode pra ekstraksi MWU mampu menghemat penggunaan biaya konsumsi energi sebanyak 81,53%
dibandingkan  dengan  metode  M,  50,95% dibandingkan  dengan  metode  MU,  26,81% dibandingkan  dengan  metode  MW.  Biaya
produksi yang rendah dengan nilai yield yang tinggi  pada  akan  lebih  menguntungkan apabila diterapkan dalam skala industri karena mampu menekan penggunaan energi menjadi lebih  rendah  dengan  kualitas  produk  yang optimal.

## V. KESIMPULAN
Variasi  metode  pra  ekstraksi  MWU mampu  menghasilkan  minyak  jintan  hitam dengan nilai densitas yang tinggi 1,527 gr/ml dan berwarna coklat pekat kehitaman, mampu memecah  struktur  dinding  sel  yang  merata pada struktur jintan hitam, sehingga dihasilkan  nilai yield tinggi  20,61%,  mampu memurnikan  kandungan  polar  komponen bahan  aktif  dengan  menghasilakan  11 komponen  bahan  aktif  dengan  presentase tertinggi adalah tetracosamethyl- cyclododecasiloxan sebanyak  72,26%,  dan mampu  memiliki  konsumsi  energi  yang rendah  yaitu  0,099  kWh/gr  dan  menghemat konsumsi  energi  81,53%  dibandingkan  pra ekstraksi maserasi saja.
Tabel 4. Perbandingan Konsumsi Energi
Parameter Metode Pra Ekstraksi M MU MW MWU Waktu Pra-Ekstraksi (menit) 50 50 50 50 Daya Input Pra-Ekstraksi (Watt) 60 75 510 525 Waktu Ekstraksi (menit) 540 540 540 540 Daya Input Ekstraksi (Watt) 210 210 210 210 % Yield (w/w) 3,4 9,63 17,39 20,47 Energi (kWh/gr) 0,571 0,200 0,121 0,099

## Elisabeth R. W. H., dkk., Akta Kimia Indonesia 7(2), 2022, 133-148

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terimakasih  kepada KEMENDIKBUD karena telah memberikan dana hibah  melalui  Program  Kreativitas  Mahasiswa (PKM)  dibidang  Riset  Eksata  (RE)  tahun  2021 sehingga penelitian ini dapat terselesaikan dengan baik.

## DAFTAR PUSTAKA
Abdurahman,  N.  H.,  Olalera,  O.  A.  (2016).  A
Comparison  Review  of  Conventional  and Microwave Assisted  Extraction  In  Capsaicin
Isolation  From  Chili  Pepper .  Australian  Journal of Basic and Applied Scince. 10 (10): 263-275.
Azmi, J., Zaidul, I. S. M., Rahman, M .M., Sharif, K. M., Mohamed, A., Sahena, F., Jahurul, M. H. A., Ghafoor, K,. Norulaini,  N.  A.  N.,  Omar,  A.K.M. (2013).  Techniques  For  Extraction Of Bioactive
Compounds From Plant Materials: A Review. Journal of Food
Engineering . 117: 426-436
Bahmani,  Leila.,  Mohammad  Aboonajmi,  Akbar Arabhosseini,  Hossein  Mirsaeedghazi.  (2018). Effects Of Ultrasound Pre-Treatment On Quantity And  Quality  Of  Essential  Oil  Of  Tarragon
(Artemisia  Dracunculus  L.)  Leaves. Medicinal
And Aromatic Plants. 4(1) : 345-351.
Bakhsabadi,  Hamid.,  Habib  Ollah  Mirzaei.,  Alireza Ghodsvali., Seid Mahdi Jafari., Aman
Mohammad  Ziaiifar.  (2017).  The  Influence  of
Pulsed Electric Fields and Microwave Pretreatment. Journal  of  Food  Science & Nutrition.
Bayati,  Pedram,  Hassan  Karimmojeni,  Jamshid
Razmjoo. (2020). Changes In Essential Oil Yield And Fatty Acid Contents In Black Cumin (Nigella Sativa  L.)  Genotypes  In  Response  To  Drought
Stress. Industrial  Crops  &  Products .  155:  112- 764.
Chandra,  Ayu.  K.F.,  Fikka  Kartika  W.  (2017).
Teknologi  Ekstraksi  Minyak  Atsiri  Dari  Minyak Jeruk Menggunakan Metode Microwave
Hydodiffusion and Gravity. ISSN 2085- 4218.
Chen,  Q.,  Dong,  W.,  Wei,  C.,  Hu,  R.,  &  Long,  Y.
(2020). Combining Integrated Ultrasonic- Microwave Technique With Ethanol To Maximise
Extraction  Of  Green  Coffee  Oil  From  Arabica Coffee  Beans. Industrial  Crops  And  Products . 151: 112-163.
Darakhshan,  Sara,  Ali  Bidmeshli  P.,  Abasalt  H.  C., Sajjad  S.  (2015).  Thymoquinone  And  Its
Therapeutic Potentials. Pharmacological
Research . 95-96 :138-158.
Durdevic, Sanja, Stoja Milovanovic, Katarina Savikin,
Mihailo  Ristic,  Nebojsa  Menkovic,  Dejan Pilevljakusic,  Slobodan  Petrovic,  Alkesandra Bogdanovic. (2017). Improvement Of
Supercritical  CO2  And  N-Hexane  Extraction  Of Wild  Growing  Pomegranate  Seed  Oil  By Microwave Pretreatment .  Industrial  Crops  & Products . 104 (1): 21–27
Guenther,  E.  (1987). Minyak  Atsiri  Jilid  1 .  Jakarta  :
Universitas Indonesia
Goula.  A.M.,  Thymiatis.  K.,  Kaderides.  K.  (2016).
Processing Valorization of Grape Pomace: Drying Behaviour and Ultrasound Extraction of Phenolics .  Journal  Food  Bioproduct .  100  :  132-
144.
Guzman,  Maria  Juliana  Romero.,  Eirini  Vardaka.,
Remko  M.  Boom.,  Constantinos  V.  Nikiforidis. (2020).  Influence  Of  Soaking  Time  On  The Mechanical  Properties  of  Rapeseed  And  Their Effect  On  Oleosome  Extraction. Jornal  of  Food and Bioproduct Processing.

## Elisabeth R. W. H., dkk., Akta Kimia Indonesia 7(2), 2022, 133-148
Hadi, Mohammed Yahya, Ghaidaa Jihadi Mohammed,
Imad  Hadi  Hameed.  (2015).  Analysis  Of Bioactive  Chemical  Compounds  Of  Nigella Sativa Using Gas Chromatography-Mass Spectrometry. Journal  Pharmacognosy  and Phytotherapy . 8(2):8-24.
Heinrich,  Michael,  Barnes,  Joanne,  Gibbons,  Simon, Williamso, Elizabeth M. (2004). Fundamental of pharmacognosy  and  phytotherapi. Hungary: Elsevier
Juhaimi, F.A.L., Ozcan, M.M., Ghafoor, K., & Babiker, E.E. (2018). The Effect Of Microwave Roasting On  Bioactive  Compounds  Antioxidant  Activity And  Fatty  Acid  Composition  Of  Apricot  Kernel And Oil. Food Chemistry . 243: 414-419.
Kartinah,  Eni.  (2021).  Pentingnya  Mengonsumsi Multivitamin  di  Masa  Pandemi  Covid-19.  URL: https://mediaindonesia.com/humaniora/379828/p entingnya-mengonsumsi-multi  vitamin-di-masa- pandemi-covid-19.  Tanggal  akses  15  September 2021 jam 11.43 WIB
Mazaheri,  Yegeneh.,  Mohammad  Ali  Torbati,.  Sodeif Azadmard-Damirchi,.Geoffrey P.Savage. (2019). Effect of Roasting and Micowave Pre-Treatment of Nigella Sativa L  Seeds on Lipase Activity and The  Quality  of  The  Oil. Food  Chemistry .  274  : 480-486.
Moghimi, Masoumeh.,Vahid Farzaneh., and Hamid Bakhshabadi.  (2018).  The  Effect  of Ultrasound  Pretreatment  on  Some  Selected Physicochemical  Properties  of  Black  Cumin
( Nigella  Sativa ).  Department  of  Chemistry, Ganbad Kavos Branch, Islamic Azad University, Gonbad Kavoos, Iran.
Noman, Anwar, Jiang Qixing, Yanshun Xu, Sherif M.
Abed,  Mohammed  Obadi,  Abdelmoneim  H.  Ali,
Wedad  Q.  AL-Bukhait,  Wenshui  Xia.  (2020). Effects  Of  Ultrasonic, Microwave ,  And Combined  Ultrasonic‐ Microwave Pretreatments On  The  Enzymatic  Hydrolysis  Process  And Protein  HydrolysateProperties  Obtained  From Chinese  Sturgeon  (Acipenser  Sinensis). Journal Of Food Biochemistry . 132 (2): 1-13
Taofiq,  Oludemi,  Rúbia  C.G.  Corrêa,  Lillian  Barros,
M.A.  Prieto,  Adelar  Bracht,  Rosane  M.  Peralta, Ana  M.  González-Paramás,  Maria  F.  Barreiro, Isabel  C.F.R.  Ferreira.  (2019) . A  Comparative Study Between Conventional and Non- Conventional  Extraction  Techniques  for  The Recovery  Of  Ergosterol  From  Agaricus  Blazei Murrill . Food Research International. 108:1-43. Torres, Nelly Medina., Teresa Ayora-Talavera., Hugo Espinosa-Andrews., Angeles Sanchez-Contreras., and  Neith  Pachero.  (2017) . Ultrasound  Assisted Extraction  for  the  Recovery  of  Phenolic Compounds  from  Vegetable  Sources .  Journal  of Agronomy.
Zhang,  Qing-Wen.,  Li-Gen  Lin.,  and  Wen-Cai Ya.
(2018). Techniques for Extraction and Isolation of Natural Products: A Comprehensive
Review. Journal of Chinese Medicine 130:18-39
Zhang,  Yanpeng.,  Bin  Wang.,  Weinong  Zhang.,  Wei Xu.,  Zhixiong  Hu.  (2019).  Effects  And Mechanism  Of  Dilute  Acid  Soaking  With Ultrasound  Pretreatment  On  Rice  Bran  Protein Extraction. Journal  of  Cereal  Science .  87  (4): 318-324.
Zhong,  Jinfeng,  Yonghua  Wang,  Rong  Yang,  Xiong Liu,  Qingqing  Yang,  Xiaoli  Qin.  (2018).  The Application  of  Ultrasound  and Microwave to Increase  Oil  Extraction  from  Moringa  Oleifera Seeds. Industrial Crops & Products . 120(1): 1–10