Disetujui: 07 Januari 2020
Jl. Gegerkalong Hilir, Ds. Ciwaruga, Bandung Barat, Indonesia
© 2020 Politeknik Negeri Malang
E-mail: fitria.yulistiani@polban.ac.id

## Pengaruh Daya dan Waktu Terhadap Yield Hasil Ekstraksi Minyak Daun Spearmint Menggunakan Metode Microwave Assisted Extraction

## Fitria Yulistiani*, Rizka Khairiyyah Azzahra, Yulinda Alhay Nurhafshah
Jurusan Teknik Kimia, Politeknik Negeri Bandung, Bandung, Indonesia
*E-mail: fitria.yulistiani@polban.ac.id

## ABSTRAK
Salah satu jenis tanaman mint yang memiliki kandungan minyak atsiri adalah jenis spearmint dengan kandungan carvone sebanyak  60  –  70%.  Kandungan  tersebut  menyebabkan  minyak  atsiri  daun  mint  memiliki  sifat antioksidan,  antifungal,  dan  antibakteri.  Proses  pengambilan  minyak  atsiri  dengan  metode  tradisional  seperti distilasi uap membutuhkan waktu dan energi yang lebih besar dibandingkan dengan metode Microwave Assisted Extraction (MAE) . Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh daya microwave (100, 180, dan 300 Watt) dan waktu ekstraksi (5, 10, 15 dan 20 menit) menggunakan metode MAE terhadap yield minyak daun mint. Selain itu, dilakukan karakterisasi sifat fisik yang ditentukan dari warna, indeks bias, densitas, dan komponen penyusun minyak daun mint. Hasil penelitian menunjukkan bahwa daya dan waktu mempengaruhi yield yang dihasilkan. Variasi  daya  dan  waktu  terbaik  dari  hasil  penelitian  (daya  180 Watt  dan  waktu  15  menit)  menghasilkan yield sebesar  5,17%.  Minyak  mint  yang  dihasilkan  memiliki  warna  kuning  muda,  indeks  bias  1,362,  dan  densitas sebesar  0,8758  gram/mL.  Hasil  analisis  dengan Gas Chromatography – Mass Spectrometry (GC-MS) menunjukkan  bahwa  komponen  terbesar  penyusun  produk  minyak  mint  hasil  penelitian  ini  adalah carvone sebanyak 71%.
Kata kunci: Spearmint, carvone, Microwave Assisted Extraction

## ABSTRACT
Spearmint  is one  type of mint  that  contains  essential  oil with  carvone  (60-70%)  as  its  main  component. That component  causes  mint’s  essential  oil  has  antioxidant,  antifungal  and  antibacteria  properties.  The  traditional method to produce essential oil like steam distillation has long and energy consuming processes. The aims of this research were to investigate the influence of microwave power level (100, 180 and 300 Watt) and the extraction time  (5,  10,  15  and  20  minutes)  used  Microwave  Assisted  Extraction  to  mint  oil’s  yield.  Furthermore, characterization determined by oil’s colour, refractive index and density. The analysis of chemical component of mint oil was done using Gas Chromatography – Mass Spectrometry (GC-MS). The power level of microwave and extraction time influence to mint oil’s yield is proven in this research. The highest yield (5.17%) is generated at best variation of power and extraction time from the research are at 180 Watt and 15 minutes extraction time. The colour of mint oil is light yellow, refractive index value is 1.362 and density is 0.8758 gram/mL. The result of GC-MS showed that the major component of mint oil is 71% carvone .
Keywords : Spearmint, carvone, Microwave Assisted Extraction

## 1.  PENDAHULUAN
Tanaman  mint  (Mentha  spp)  merupakan tanaman  herbal  yang  mengandung  minyak atsiri.  Salah  satu  jenis  tanaman  mint  yang dimanfaatkan minyak atsirinya adalah Spearmint karena mengandung carvone yang tinggi. Kandungan carvone tersebut menyebabkan  minyak  atsiri  daun spearmint
memiliki  sifat  antioksidan,  antifungal,  dan antibakteri, sehingga minyak spearmint dapat digunakan dalam industri farmasi, kosmetik, rasa,  makanan,  dan  minuman  [1].  Minyak atsiri  dari  daun spearmint menurut  [2], memiliki  kandungan carvone antara  60  – 70%.
Minyak atsiri daun spearmint dapat diperoleh melalui  proses  ekstraksi.  Metode  ekstraksi konvensional seperti distilasi uap membutuhkan  waktu  yang  lama  dan menghabiskan  energi  yang  banyak.  Selain itu,  suhu  yang  tinggi  saat  proses  akan menimbulkan  penurunan  kualitas  pada minyak atsiri [3]. Seiring dengan berkembangnya  teknologi,  metode  ekstraksi terus  dikembangkan  untuk  mempersingkat waktu ekstraksi, seperti Microwave Assisted Extraction (MAE).  Pada  proses  MAE umumnya tidak dilakukan pengukuran suhu. Suhu  proses  direpresentasikan  oleh  daya microwave yang digunakan.
Pada ekstraksi daun mint segar menggunakan pelarut  heksana,  metode  distilasi  uap membutuhkan waktu 2 jam dan menghasilkan yield sebesar 0,277%, sedangkan metode MAE dengan daya 625W membutuhkan  waktu  40  detik  dengan yield sebesar 0,371% [4]. Sementara itu dalam [3] telah  dilakukan  ekstraksi  minyak  atsiri  dari daun peppermint dengan  metode MAE dengan melakukan variasi pelarut, didapatkan bahwa campuran etil alkohol dan heksana dengan rasio volume 7:3
memberikan yield yang tinggi dibandingkan hanya menggunakan pelarut heksana.
Ektraksi  minyak  daun spearmint belum dilakukan  dengan  metode MAE .  Berbagai penelitian terkait MAE umumnya dilakukan hanya  pada  1  nilai  daya  microwave  saja, sehingga  belum  diketahui  pengaruh  daya terhadap ekstrak yang dihasilkan.
Berdasarkan  alasan-alasan  di  atas  maka dalam  penelitian  ini  akan  dikaji  perolehan ( yield )  minyak  daun spearmint yang dihasilkan menggunakan metode MAE pada berbagai  daya  dan  waktu  ekstraksi.  Minyak spearmint yang  dihasilkan  kemudian  akan dianalisis kadar
carvone
dan karakteristiknya.  Hasil  dari  penelitian  ini dapat  digunakan  sebagai  data  pembanding untuk  proses  ekstraksi  daun spearmint dengan metode MAE.

## 2.  METODE PENELITIAN
Ekstraksi  minyak  atsiri  dari  daun  mint dengan  pelarut  etil  alkohol  dan  heksana menggunakan metode MAE) dilakukan pada skala  laboratorium  untuk  mengetahui yield , densitas,  dan  indeks  bias  minyak  yang dihasilkan. Selanjutnya dilakukan uji kandungan  minyak  atsiri  menggunakan Gas Chromatography – Mass Spectrometry (GC- MS) .
Bahan  baku  yang  digunakan  adalah  daun mint yang berasal dari Lembang, Jawa Barat. Bahan baku berupa daun yang segar dengan ukuran  yang  diseragamkan  yaitu  2,5x  2  cm [6].  Rasio  massa  bahan  padat  terhadap volume  pelarut  yang  digunakan  adalah  1:40 [5],  dengan  kebutuhan  total  daun  mint sebanyak 120 gram. Pelarut yang digunakan adalah  etil  alkohol  dan  heksana  dengan perbandingan volume 7:3 [5].
Tidak  dilakukan  pengukuran  suhu  selama ekstraksi  berlangsung  karena  suhu  proses direpresentasikan  oleh  daya  sesuai  dengan persamaan  (1).  Sesuai  dengan  persamaan tersebut, peningkatan daya akan meningkatan suhu operasi.
𝑃 = 𝑤.𝐶.[𝑇 2 −𝑇 1 ] 𝑡 ... (1)
dengan P = daya (Watt); w = massa sampel (gram); C = kapasitas panas pelarut (J/kg.K); T 2 = suhu akhir sampel (K); T 1 = suhu awal sampel (K); t = waktu proses (s).
Skema  peralatan  ekstraksi  MAE  diberikan dalam  Gambar  1,  sedangkan  skema  proses ekstraksi counter  current diberikan  pada Gambar 2.
Gambar 1. Skema peralatan ekstraksi MAE
Gambar 2. Skema proses esktraksi MAE Counter-current
Pemekatan  hasil  ekstrak  daun spearmint dilakukan  menggunakan rotary  evaporator dengan  suhu  50°C  hingga  tidak  terlihat  ada pelarut yang menetes [7]. Suhu 50 o C dipilih karena  suhu  tersebut  berada  pada  rentang aman  pengoperasian  rotary  evaporator  (40- 60 o C)  dan  tidak  menyebabkan  kerusakan pada  produk  minyak  daun spearmint. Uji hasil ekstraksi daun spearmint yang dilakukan  terdiri  atas yield ,  densitas,  indeks bias,  dan  uji  kandungan  minyak  atsiri menggunakan  GC-MS.  Kualitas  minyak atsiri daun mint diukur berdasarkan karakteristik standar mutu minyak atsiri daun mint dalam Tabel 1 [2] tentang minyak dari daun spearmint .
Tabel  1. Standar  Mutu  Minyak  Daun
Spearmint [2] Sifat Karakteristik/ Nilai Warna Kuning Pucat Bau Seperti Carvone Bentuk Liquid Densitas (20°C) 0,921 – 0,938 Indeks Bias (20°C) 1,484 – 1,491 Kandungan Carvone 60-70%

## 3.  HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada  penelitian  ini,  daun spearmint yang digunakan merupakan daun yang masih segar karena dipetik kurang dari 24 jam. Daun yang digunakan sebanyak 10 gram dengan pelarut yang digunakan adalah campuran etil alkohol dan  heksana  sebanyak  400  mL.  Ekstraksi
dengan  metode  MAE  dilakukan  guna mengetahui  pengaruh  daya  dan  waktu terhadap  perolehan  minyak  daun spearmint serta  karakteristiknya.  Pengaruh  faktor- faktor  tersebut  diuraikan  dalam  sub  bab selanjutnya.

## 3.1. PENGARUH  DAYA  DAN  WAKTU TERHADAP YIELD MINYAK
Dalam  proses  ekstraksi,  daya microwave mengontrol  besarnya  energi  yang  diubah menjadi  energi  panas  yang  akan  diterima oleh  bahan.  Pada  penelitian  ini,  daya microwave yang  digunakan  yaitu  100,  180 dan  300  Watt.  Waktu  ekstraksi  yang  dikaji adalah  5,  10,  15,  dan  20  menit.  Hasil pengukuran yield diberikan pada Tabel 2.
Tabel 2. Kandungan Minyak Daun Spearmint Hasil Penelitian No Daya (Watt) Waktu (menit) Yield Minyak (%) 1 100 5 0,37 2 10 1,73 3 15 2,99 4 20 1,39 5 180 5 0,83 6 10 4,49 7 15 5,17 8 20 1,04 9 300 5 1,10 10 10 2,28 11 15 4,03 12 20 0,56
Pengaruh  daya  dan  waktu  terhadap yield dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3. Waktu terhadap Yield Minyak Minyak Daun Spearmint
Berdasarkan  Gambar  3  terlihat  bahwa yield minyak  daun spearmint meningkat  seiring dengan  penambahan  daya,  namun  menurun ketika daya yang digunakan melebihi 180W. Yield tertinggi (5,17%) diperoleh ketika daya yang  digunakan  180W  dengan  waktu ekstraksi  15  menit.  Menurunnya  perolehan yield pada  daya  300W  terjadi  karena  daya yang  tinggi  akan  meningkatkan  suhu  pada proses  ekstraksi  sehingga  menyebabkan berkurangnya  pelarut.  Berkurangnya  pelarut menyebabkan  senyawa-senyawa  minyak atsiri  pada  bahan  tidak  terambil  secara maksimal.
Pada  berbagai  daya,  dari  waktu  5  menit hingga 15 menit, hasil yield meningkat. Hal ini  terjadi  karena  semakin  lama  waktu ekstraksi maka akan semakin banyak dinding sel  pada  daun  yang  pecah  dan  pelarut memiliki waktu yang lama untuk mengambil senyawa-senyawa yang terkandung di dalam daun.  Setelah  terjadi  peningkatan  terjadi penurunan  hasil  pada  waktu  20  menit. Penurunan yield tersebut  terjadi  karena semakin  lama  waktu  ekstraksi  maka  akan meningkatkan  suhu  sehingga  menyebabkan terjadinya  penguapan  pelarut  sehingga volumenya berkurang.

## 3.2. KARAKTERISTIK MINYAK DAUN

## SPEARMINT

## 3.2.1.  Tampilan Minyak Daun Mint
Berdasarkan  pengamatan,  minyak  daun spearmint yang  diperoleh  berwarna  kuning muda  hingga  kuning  kecoklatan.  Hasil  ini memiliki  perbedaan  dengan  [2],  yang menyatakan  bahwa  minyak  daun  mint  tidak berwarna  hingga  kuning  pucat,  dan  hasil penelitian  pada  [8]  yang  memiliki  warna kuning  lebih  muda.  Hal  ini  dapat  terjadi karena  terdapat  pengotor  pada  hasil  ekstrak seperti  adanya  endapan  setelah  dilakukan evaporasi.  Hal  ini  sejalan  dengan  penelitian [9]  yang  menemukan  terbentuknya  endapan pada  minyak spearmint yang  larut  dalam ethyl  alcohol.  Selain  itu,  hasil  ini  dapat mengidentifikasikan bahwa kandungan minyak  yang  terkandung  sedikit.  Warna
minyak daun spearmint dari penelitian terkait dan  dari  hasil  penelitian  ditunjukkan  pada Gambar 4.
(a) Minyak Daun Spearmint [7]
(b) Minyak Daun
Spearmint Hasil
Penelitian Gambar  4. Hasil  Ekstraksi  Minyak  Daun Spearmint

## 3.2.2.  Densitas
Salah  satu  karakteristik  minyak  atsiri  daun spearmint yang  harus  sesuai  standar  adalah densitas.  Densitas  minyak  daun spearmint yang  didapat  pada  penelitian  ditunjukkan pada Gambar 5.
Gambar 5. Densitas Minyak Daun Spearmint Hasil Percobaan
Standar densitas minyak atsiri daun spearmint berdasarkan [2], yang diukur pada suhu  20°C,  berada  pada  rentang  0,921  – 0,938  gram/mL.  Minyak  daun spearmint yang  diperoleh  dari  penelitian  belum memenuhi standar karena masih mengandung  pelarut.  Untuk  mengetahui kadar  minyak  di  dalam  produk,  disiapkan larutan baku berupa campuran minyak daun spearmint dan  etil  alkohol  dengan  berbagai rasio untuk menentukan besarnya persentase minyak daun spearmint yang diperoleh. Hasil
pengukuran  densitas  larutan  baku  dapat dilihat dari Gambar 6.
Gambar  6. Densitas  terhadap  Kandungan Minyak Larutan Baku
Dari  grafik  tersebut  dapat  ditentukan kandungan  minyak  daun spearmint yang diperoleh pada penelitian (Tabel 2).
Tabel 2. Kandungan Minyak Daun Spearmint Hasil Penelitian No Daya (Watt) Waktu (menit) Kandungan Minyak (%) 1 100 5 7,80 2 10 9,55 3 15 12,27 4 20 5,78 5 180 5 12,39 6 10 13,79 7 15 18,43 8 20 8,77 9 300 5 13,71 10 10 17,35 11 15 12,42 12 20 9,07 Berdasarkan  Tabel  2  dapat  dilihat  bahwa kandungan minyak terbesar, 18,43%, diperoleh pada variasi daya 180W dan waktu 15  menit.  Penggunaan  daya  yang  semakin tinggi  dapat  menghasilkan  produk  dengan kandungan minyak yang semakin tinggi. Hal tersebut  disebabkan  pada  daya  tinggi kelarutan  ekstrak  dalam  pelarut  meningkat, sehingga semakin banyak minyak yang dapat terbawa oleh pelarut.

## 3.2.3.  Indeks Bias
Karakteristik  daun spearmint lainnya  yang harus  sesuai  standar  adalah  indeks  bias. Berdasarkan  [2],  indeks  bias  minyak  daun spearmint memiliki  rentang  1,484  –  1,491. Pada Gambar 7 dapat dilihat hasil indeks bias dari minyak spearmint yang diperoleh.
Gambar  7. Indeks  Bias  Minyak  Daun Spearmint Hasil Percobaan
Dapat  dilihat  apabila  dibandingkan  dengan [2],  hasil  penelitian  belum  memenuhi standar.    Nilai  indeks  bias  yang  mendekati standar terdapat pada variasi ke-7 yaitu pada variasi 180 Watt dan 15 menit sebesar 1,362. Faktor yang mempengaruhi nilai indeks bias yaitu  adanya  kandungan  air  dalam  minyak tersebut, karena semakin banyak kandungan air maka nilai indeks bias akan semakin kecil. Hal  ini  disebabkan  karena  air  mudah membiaskan cahaya yang datang. Selain itu, kecilnya  indeks  bias  disebabkan  karena kecilnya  kandungan  minyak  dan  masih terdapat pelarut pada hasil yang diperoleh.

## 3.3.4.  Kandungan Minyak Atsiri
Komponen  terbesar  di  dalam  minyak  daun mint  jenis Spearmint adalah carvone . Berdasarkan [2], besarnya kandungan carvone minimum  sebanyak  60%  dan maksimum  sebanyak  70%.  Pada  penelitian ini, dilakukan identifikasi komponen menggunakan GC-MS yang terkandung pada sampel  dengan  variasi  daya  180  Watt  dan waktu  15  menit.  Variasi  tersebut  dipilih karena  memiliki yield yang  tinggi  serta indeks  bias  dan  densitas  yang  mendekati standar.
Pada  hasil  GC-MS  Terdapat  puncak  pada waktu  retensi  11  menit,  senyawa  yang teridentifikasi  berupa carvone dengan  besar kandungan  sebanyak  71%.  Nilai  tersebut lebih  besar  dibandingkan  dengan  standar, namun masih sesuai dengan penelitian terkait [10], yang melakukan ekstraksi minyak daun spearmint dengan kandungan carvone antara 69,65  –  82,06%.  Perbedaan  tersebut  dapat terjadi  karena  sumber  daun spearmint yang berbeda.

## 4.  KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  penelitian,  maka  dapat disimpulkan sebagai berikut:
1. Peningkatan  daya microwave dapat meningkatkan  nilai yield.  Yield optimum dihasilkan sebesar 5,17% pada 180 Watt.
2. Peningkatan waktu ekstraksi dapat meningkatkan yield yang  dihasilkan. Waktu ekstraksi optimum adalah 15 menit dengan nilai yield 5,17%.
3. Minyak  daun  spearmint  yang  dihasilkan memiliki  karakteristik  warna  kuning kecoklatan,  indeks  bias  1,34-1,362,
densitas 0,859-0,874 g/mL, dan kandungan carvone 71%.  Hasil  produk belum  memenuhi  standar  mutu  minyak daun spearmint .

## DAFTAR PUSTAKA
[1] B. N. Sastri, The Wealth of India. A Dictionary  of  Indian  Raw  Materials and Industrial Products, Raw Mater. , vol. 6, no. L–M, hal. 483, 1962.
[2] ISO 3033-3: 2005, Oil of Spearmint, International Organization for Standardization, Switzerland, 2005.
[3] M.  Spiro,  S.  S.  Chen,  Kinetics  of isothermal and microwave extraction of  essential  oil  constituents  of peppermint leaves into several solvent  systems, Flavour  Fragr.  J. , vol. 10, no. 4, hal. 259–272, 1995.
[4] J. J. R. Pare, J. M. R. Belanger,  S. S. Stafford, Microwave-assisted process
(MAPTM):  a  new  tool  for  the analytical  laboratory, TrAC  Trends Anal. Chem. , vol. 13, no. 4, hal. 176– 184, 1994.
[5] J.  Dai,  V.  Orsat,  G.  S.  Vijaya Raghavan, V. Yaylayan,Investigation of various factors for the extraction of peppermint  (Mentha  piperita  L.) leaves, J.  Food  Eng. ,  vol.  96,  no.  4, hal. 540–543, 2010.
[6] S. Ghassani, S. Hasna, Uji Karakteristik Pengeringan Daun Mint dengan  Variasi  Laju  Alir  Udara  dan Suhu Menggunakan Alat Tray Dryer,
Politeknik Negeri Bandung, 2018.
[7] Yulianti,  B.  Susilo,  R.  Yulianingsih,
Pengaruh Lama Ekstraksi dan Konsentrasi  Pelarut  Etanol  Terhadap
Sifat  Fisika-Kimia  Ekstrak  daun
Stevia (Stevia rebaudiana bertoni M.) dengan  Metode  Microwave  Assisted Extraction (Mae), J. Bioproses
Komod. Trop. , vol. 2, no. 1, hal. 35– 41, 2014.
[8] A.  E.  S.  M.  Salih,  Extraction  Of Essential Oil from Spearmint
(Mentha  spicata  var.  Viridis  L.), 2011.
[9] K.  Hussain,  S.  Saeed-ul-Hassan. Solubility of Essentials Oils by Non- alcoholic  Agent. Journal  of  Medical Sciences, vol. 3, hal 220-226. 2003.
[10] E. R. A. Salim, A. A. Abu-Goukh, H. E. Khalid,  G. M. E. Hassan,  Carvone Content  and  Chemical  Composition in  Spearmint  (Mentha  Spicata  Var. Viridis  L.)  as  Affected  by  Herb Storage under Ambient Suhue, Journal  of  Food,  Nutrition  and Population Health . vol. 1, no. 1, hal. 1-8, 2016.