## CHEMICAL COMPOSITION OF ANTIOXIDANT AND ANTIBACTERIAL ACTIVITY OF FRAGRANTE ROOT ESSENTIAL OILS ( Vetiveria zizanoides L.)
Diki Prayugo Wibowo, Diah Lia Aulifa

## Sekolah Tinggi Farmasi Indonesia, Indonesia
Corresponding author:  Diki Prayugo Wibowo (diki1310@gmail.com)

## ARTICLE HISTORY
Received: 15 Mei 2019 Revised: 10 Juni 2019                     Accepted: 16 Juli 2019

## Abstract
This study aims to identify components of compounds and determine the antioxidant, antimicrobial  activity  of Vetiveria  zizanoides essential  oil,  Essential  oils  obtained by means  of  steam  distillation  were  analyzed  using  gas  chromatography  -  mass spectrometry  (GC-MS),  antioxidant  activity  determined  by  the  DPPH  method  and antibacterial  activity  determined  by  the  method  of  microdilution.  The  results  of  gas chromatography analysis - mass spectrometry (GC-MS) revealed the presence of 43 compounds  with  the  main  content,  namely  Sikloisolongifolena  (8,27%),  6- Isopropenil-4,8A-dimetil-3,5,6,7,8,8A-hexahidrol-1H-Naf  (7,20%),  Delta  cadinena (6,29%),  Aromedenedradiene  (5,98%)  dan  Alfa  amorpena  (5,45%).  Antioxidant activity showed that essential oils had antioxidant activity with IC50 0.515 μg. mL– 1. Antibacterial activity showed against Gram positive and Gram negative bacteria with a minimum in hibitory concentration of essential oils ranging from 62, 50 μg. mL−1 to 4000  μg.  mL−  1.  The  essential  oil  content  of  vetiver  plants  is  recommended  for antioxidant and antibacterial activity
Key  words :  Antioxidants,  antibacterial,  chemical  composition,  vetiver  (Vetiveria zizanoides)
KOMPOSISI KIMIA, AKTIVITAS ANTIOKSIDAN DAN ANTIBAKTERI MINYAK ATSIRI AKAR WANGI ( Vetiveria zizanoides L)

## Abstrak
Penelitian ini bertujuan untuk mengidentifikasi komponen senyawa dan mengetahui aktivitas antioksidan, antimikroba  minyak atsiri Akar wangi ( Vetiveria zizanoides. L ). Minyak  atsiri  diperoleh  dengan  cara  destilasi  uap  air  dianalisis  menggunakan kromatografi  gas-spektrometri  massa  (KG-SM),  aktivitas  antioksidan  ditentukan dengan  metode  DPPH  serta  aktivitas  antibakteri  ditentukan  dengan  metode mikrodilusi.  Hasil  analisis  kromatografi  gas-spektrometri  massa  (KG-SM) menunjukan adanya 43 senyawa dengan kandungan utama yaitu sikloisolongifolena (8,27%),  6-Isopropenil-4,8A-Dimetil-3,5,6,7,8,8A-Hexahidrol-1H-Naf  (7,20%),  delta cadinena  (6,29%),  aromedenedradiene  (5,98%)  dan  alfa  amorpena  (5,45%).
Vol.10 ; No.2  ; Tahun 2019 Halaman 139-145
Aktivitas  antioksidan  menunjukkan  bahwa  minyak  atsiri  memiliki  aktivitas antioksidan  dengan  IC50  0,515  μg.  mL−1.  Aktivitas  antibakteri  menunjukkan aktivitas  terhadap  bakteri  uji  Gram  positif  dan  bakteri  Gram  negativ  dengan konsentrasi  hambat  minimum  minyak  atsiri  berkisar  dari  62,  50  μg.  mL−1  hingga 4000  μg.  mL−1.  Kandungan  minyak  atsiri  dari  tanaman  akar  wangi direkomendasikan untuk aktivitas antioksidan dan antibakteri.
Kata  kunci: Antioksidan,  antibakteri,  komposisi  kimia,  akar  wangi  ( Vetiveria zizanoides )

## Pendahuluan
Minyak  akar  wangi  sangat  potensial  digunakan  sebagai  insektisida.    Ekstrak akar wangi memiliki fungsi sebagai penolak dan bersifat toksik terhadap semut dan kecoa (Chahal, Bhardwaj, Kaushal, & Sandhu, 2015),(Lailatul, Kadarohman, & Eko, 2010), (Danh, Mammucari, Truong, & Foster, 2009).
Dalam  beberapa  tahun  terakhir  penelitian  terhadap  minyak  atsiri  mengalami peningkatan,  hal  ini  disebabkan  karena  minyak  atisiri  mempunyai  multifungsi terhadap aktivitas biologi diantaranya sebagai aditif makanan dan/atau wewangian, termasuk  antibakteri,  antijamur,  antioksidan,  dan  antiinflamasi.  Sifat  farmakologis dari  minyak  atsiri  menjadi  fokus  yang  menarik  baik  bagi  akademisi  dan  industri farmasi .
Salah  satu  tanaman  yang  banyak  digunakan  dalam  kosmetik,  wewangian  dan industri  makanan  serta  memiliki  aplikasi  potensial  dalam  farmasi  industri  adalah akar wangi ( Vetiveria zizanioides L.)
Akar  wangi  berasal  dari  India,  merupakan  rumput  yang  tinggi,  berumbai, beraroma,  batang  lurus,  daun  sempit  panjang  dengan  akar  yang  berlimpah.  Sejak zaman dahulu, rumput  akar wangi telah digunakan sebagai bahan pengharum dan dalam  pengobatan  tradisional  karena  akarnya  mengandung  minyak  atsiri  yang memiliki peran biologis.
Penelitian  terbaru  menunjukkan  bahwa  akar  wangi  memiliki  beberapa  khasiat biologis,  seperti  antijamur  (Dwivedi  et  al.,  2013),  antioksidan,  antikanker, antimikroba  (Soni  &  Dahiya,  2015)  (Dos  Santos  et  al.,  2014),  epilepsi,  demam, gigitan kalajengking, gigitan ular, sakit kepala (Pareek & Kumar, 2011)  dan aktivitas anti-inflamasi.  Minyak  akar  wangi  juga  dapat  digunakan  untuk  perawatan  pasien dengan  perilaku  terkait  demensia  untuk  meningkatkan  kewaspadaan  mental  dan fungsi kognitif. Sifat yang dimiliki ini membuat ekstrak akar wangi menjadi kandidat yang menjanjikan untuk aplikasi dalam industri farmasi. Selain itu, Akar wangi juga bisa  digunakan  dalam  produk  makanan  sebagai  agen  pengaroma  dan  dalam beberapa minuman .
Akar  wangi      di  isolasi  menggunakan  alat  destilasi  uap  dan  air  selama  3  jam. Minyak atsiri yang dihasilkan kemudian disimpan pada suhu 4°C sampai digunakan untuk analisis menggunakan KG-SM.
Metode  yang  digunakan  untuk  penentuan  aktivitas  antioksidan  menggunakan metode  peredaman  radikal  bebas  DPPH.  Pengenceran  terhadap  ekstrak  metanol menghasilkan  deret  konsentrasi  yang  berbeda  yang  kemudian  masing-masing konsentrasi  dicampur  dengan volume  larutan metanol  DPPH  dengan volume  yang
Vol.10 ; No.2  ; Tahun 2019 Halaman 139-145
sama (0,004% b/v). Setelah 30 menit masa inkubasi pada suhu kamar, absorbansi dibaca  pada  panjang  gelombang  λ  517  nm.  Penghambatan  radikal  bebas  oleh DPPH dalam persen (P %) dihitung dengan cara sebagai berikut: % Penghambatan = (AC - AS / AC) × 100 Dimana AC adalah absorbansi reaksi kontrol (mengandung volume  larutan  DPPH  dan  metanol  yang  sama  tanpa  sampel),  dan  AS  adalah absorbansi sampel (minyak esensial dan standar).
Aktivitas  antimikroba  Aktivitas  antibakteri  minyak  atsiri  dievaluasi  dengan menggunakan metode mikrodilusi dan diuji terhadap 6 bakteri. Empat bakteri gram positif  yaitu Staphylococcus  aureus ATCC6538, Bacillus  subtilis ATCC6633, Bacillus  cereus  ATCC11778  dan  MRSA.  Dua  bakteri  gram  negatif  yaitu Pseudomonas  aeruginosa ATCC9027,  dan Escherichia  coli ATCC8939.  Bakteri  ini diperoleh dari laboratorium mikrobiologi Institut Teknologi Bandung, Indonesia, dan semua strain dikultur pada suhu 37°C pada media Mueller-Hinton Agar.

## Hasil dan Pembahasan

## Komposisi Kimia Minyak atsiri
Hasil  dari  Kromatografi  Gas-  Spektra  Massa  dapat  diidentifikasi  dan  dikuantifikasi sebanyak  43  komponen  kimia  yang  berada  dalam  minyak  atsiri  akar  wangi. Konstituen  utama  dari  minyak  atsiri  akar  wangi  adalah  adalah  Sikloisolongifolena (8,27%),  6-Isopropenil-4,8A-dimetil-3,5,6,7,8,8A-hexahidrol-1H-naf  (7,2%),  Delta- kadinena  (6,29%),  1(10),4-Aromedenedradiene  (5,98%),  Alpha-amorpena  (5,45%), 2-(4A,8-Dimetil-2,3,4,4A,5,6-heksahidro-naftalena-2-YL)  (4,51%)  %,  4,4-Dimetil-3- (3-metil-3-butena-1-yliden)  -2-metilidenbisiklo  [4.1.0]  heptana  (4,05%),  Kadinena (3,72%),  3,5,7-Trimetil-2,4,6,8  undekatetraena  (3,54%),  Delta-kadinena  (2,61%), Gama-selinena  (2,45%),  Alfa-gurjunena  (2,21  %)  dan  komponen  kecil  lainnya. (Tabel 1)
Tabel 1. Hasil analisis komposisi kimia minyak atsiri Akar wangi No Komponen Kimia % 1 Trisiklo[4.1.0.0(2,4)]Okta-5-en, 3,3,5,6,8,8- Heksametil- 2,19 2 1H-3a,7-Metanoazulen, 2,3,4,7,8,8a-heksahidro- 3,6,8,8-tetrametil 0,54 3 2-Metil-5-etilpiridin 0,42 4 3,5,7-trimetil-2E,4E,6E,8E-undekatetraena 3,54 5 alfa-Kamigrena 0,43 6 Naftalen, 1,2,3,4,4a,5,6,8a-oktahidro-7-metil-4- metilen-1-(1-metiletil) 0,48 7 gama-Kadinen 0,56 8 Benzen, 1,2,4,5-Tetraetil 1,56 9 gama-Selinena 2,45 10 5-(7A-Isopropenil-4,5-Dimetil-Oktahidro-Inden-4)- 3-Metil 1,6 11 Ar-Kurkumin 1,63 12 L-Prolin, 1-Glisil 2,01
Vol.10 ; No.2  ; Tahun 2019 Halaman 139-145
13 Alpha-Amorpena 5,45 14 Delta-Cadinena 6,29 15 1,2,4-Meteno-1H-inden, oktahidro-1,7a-dimetil-5- (1-metiletil) 1,57 16 Bisiklo[4.4.0]Dek-1-en, 2-Isopropil-5-Metil-9- Metilen 0,9 17 1(10),4-aromedenedradiena 1,56 18 Delta-Cadinena 2,61 19 Isolongifolen, 4,5-Dehidro 1,94 20 Longifolen-V1 0,7 21 Kadinena 3,72 22 1(10),4-aromedenedradiene 5,98 23 Alfa-Gurjunena 2,21 24 Kalakoren 2,09 25 Solongifolen, 4,5-Dehidro 1,41 26 Sikloisolongifolena 8,27 27 4,4-Dimetil-3-(3-metil-3-butena-1-yliden)-2- metilidenbisiklo[4.1.0]heptana 4,05 28 Antrasen, 1,2,3,4,5,6,7,8-Oktahidro -1-metil 1 29 1-(1,3-Dimetil-Buta-1,3-Dienil)-3,7,7-Trimetil-2- Oksa-Bisiklo 1,15 30 Solongifolena 1,46 31 Tetralin, 8-Isopropil-2,5-Dimetil 0,97 32 Oplopanoil asetat 1,02 33 Delta-Kadinena 0,44 34 Valerenal 1,56 35 Longiverbenon (Vulgaron B) 0,68 36 Beta-Patkoulena 1,11 37 Kadinena 1,04 38 4,5-Dehidro-isolongifolena 1,02 39 6-Isopropenil-4,8A-Dimetil-3,5,6,7,8,8A- Hexahidrol-1H-Naf 7,2 40 Aristolona 1,46 41 1,4-Benzenadipropanol 0,22 42 2-(4A,8-Dimetil-2,3,4,4A,5,6-Heksahidro- Naftalena-2-YL)-Prop 4,51 43 7-Sikloheksil 0,58
Vol.10 ; No.2  ; Tahun 2019 Halaman 139-145
Metode  yang  digunakan  saat  ini  untuk  ekstraksi  minyak  akar  wangi  adalah hidrodistilasi,  distilasi  uap  dan  ekstraksi  pelarut.  Namun,  destilasi  hidro  dan  uap memiliki  beberapa  kelemahan,  seperti  sebagai  ekstraksi  minyak  atsiri  dari  bahan tanaman  yang  tidak  lengkap,  suhu  operasi  yang  tinggi  dengan  gangguan  akibat komponen  labil  termal,  promosi  reaksi  hidrasi  konstituen  kimia,  dan  memerlukan proses  pasca ekstraksi  buang  air.  Ekstraksi  pelarut  mengatasi  kelemahan distilasi, tetapi memiliki kelemahan utama residu pelarut dalam ekstrak.
Dari  penelitian  sebelumnya  dilaporkan  bahwa  kandungan  kimia Vetiveria zizanoides terdiri  dari  49  komponen  (Chahal  et  al.,  2015),  Minyak  atsiri  adalah produk  dari  metabolit  sekunder  tanaman.  Kandungan  kimia  dari  profil  minyak  atsiri cenderung  menunjukkan  bahan  kimia  yang  berbeda,  disebabkan  karena  faktor ekologis, kondisi geografis, usia dan waktu panen, perbedaan dalam sifat kimia akan berdampak  pada  aktivitas  biologis  untuk  menghasilkan  aktivitas  biologis  yang seragam.  Kemudian  analisis  komponen  utama  dapat  digunakan  sebagai  alternatif sebagai  dasar  untuk  menentukan  kualitas  minyak  atsiri.  Kandungan  utama  minyak atsiri Vetiveria zizanoides adalah β-vetivenena,  khusimol,  vetiselinenol, isovalencenol, vetivenicacid, α-vetivone  and β-vetivone (Dos Santos et al., 2014)

## Aktivitas Antioksidan
Tabel 2. Hasil % Inhibisi dan IC 50 berbagai konsentrasi Minyak atsiri akar wangi
Konsentrasi Absorbansi %Penghambatan IC 50 0,195 0,304 39,496 0,391 0,262 47,979 0,781 0,212 57,919 0,515 1,563 0,144 71,372 3,125 0,058 88,535
Gambar 1. Grafik Persamaan regresi linier % Inhibisi berbagai konsentrasi minyak atsiri
Metode  DPPH  merupakan  cara  yang  mudah  dan  cepat  untuk  mengevaluasi aktivitas  antioksidan.  DPPH  radikal  bebas  yang  stabil  umumnya  digunakan  untuk menentukan kemampuan suatu  senyawa  untuk mengais  radikal  bebas.  Metode  ini didasarkan  pada  pengurangan  larutan  metanol  DPPH  dengan  adanya  molekul donor  hidrogen.  Pengurangan  DPPH  dipantau  dengan  pengukuran  penyerapan
39,50 47,98 57,92 71,37 88,54 y = 15,89x + 41,819 R² = 0,9509 0 20 40 60 80 100 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 % P en gh am ba ta n Konsentrasi % Penghambatan
Vol.10 ; No.2  ; Tahun 2019 Halaman 139-145
pada 517 nm. Minyak atsiri akar wangi menunjukkan kemampuan antioksidan untuk mengurangi  DPPH  pada  IC 50 0,515  μg.mL -1 .  Potensi  antioksidan  dari  ekstrak  juga dibandingkan dengan asam askorbat sebagai senyawa referensi dengan kapasitas yang diketahui untuk menangkal radikal bebas. dimana nilai IC50 dinyatakan sangat kuat  bila  <50  μg/mL,  50-100  μg/mL  dinyatakan  kuat,  101-150  μg/mL  dinyatakan sedang dan dikatakan lemah bila nilai IC50 >150 μg/mL Telah dilaporkan juga pada penelitian  sebelumnya  bahwa  Akar  wangi  memiliki  aktivitas  antioksidan  (Kaur, Rana, Tiwari, Sharma, & Kumar, 2011).

## Aktivitas Antibakteri
Tabel 3. Konsentrasi Hambat Minimum (KHM) dan Konsentrasi Bunuh Minimun (KBM) minyak atsiri Akar wangi
Minyak atsiri Daya Hambat E Coli P aeruginosa B cereus B subtilis S aureus MRSA Akar Wangi KHM (ug.mL -1 ) 2000 4000 62,5 >4000 >4000 >4000 KBM (ug.mL -1 ) 2000 >4000 500 >4000 >4000 >4000 Amoxicillin KHM (ug.mL -1 ) 10 >4000 1000 500 1000 1000 KBM (ug.mL -1 ) 10 >4000 1000 500 1000 1000
Uji  aktivitas  antibakteri  minyak  atsiri  dengan menggunakan metode mikrodilusi menujukan  bahwa  minyak  atsiri  Akar  wangi  memiliki  aktivitas    terhadap  bakteri  uji Eschericia  coli , Psedomonas  aeruginosa dan Bacillus  cereus pada  rentang    KHM 62,5 –  4000  μg.mL -1 sedangkan  pada  bakteri Bacillus  subtilis , Staphylococcus aureus dan  MRSA  memiliki  akktivitas  diatas  4000  μg.mL -1 .  Nilai  KHM  terendah adalah 62,5 μg.mL -1 terhadap bakteri Bacillus cereus.
Minyak  atsiri  menjadi  perhatian  dalam  penelitian  berbagai  aktivitasnya  antara bioaktivitas  antioksidan  dan  antibakteri.  Dilaporkan  bahwa  minyak  atsiri  memiliki aktivitas  antimikroba  (Liang  et  al.,  2016)(Dahmane  et  al.,  2017).  Penelitian  ini sejalan dengan penelitian sebelumnya dimana minyak atsiri akar wangi mempunyai aktivitas  antimikroba  (Dos  Santos  et  al.,  2014)(Soni  &  Dahiya,  2015), antimikobakteri  (Dwivedi  et  al.,  2013),  antibakteri  terhadap  M.  msegmatis  dengan KHM  62,5  mg.mL -1 dan  E.coli  dengan  KHM  0,5  mg.mL -1 (Luqman,  Srivastava,
Darokar,  &  Khanuja,  2005)  terhadap Trichophyton  mentagrophytes mempunyai KHM 1,628 µg.mL -1 (Nantachit, Bunchoo, Khantava, & Khamvan, 2010).

## Penutup
Dalam  penelitian  ini  dilaporkan,  komposisi  kimia,  antioksidan  dan  aktivitas antibakteri  dari  minyak  atsiri  dari  akar  wangi (Vetiveria  zizanoides L ) .  43  senyawa diidentifikasi  dan  diukur  dari  minyak  atsiri  akar  wangi.  Dan  minyak  atsiri menunjukkan  aktivitas  antioksidan  yang  kuat  dengan  IC 50 0,515  μg.mL -1 dan aktivitas  antibakteri  sangat  baik  terhadap Bacillus  cereus dan  mempunyai  KHM pada  nilai  62,5  μg.mL -1 , Escherichia  coli pada  KHM  2000  μg.mL -1 dan Pseudomonas  aeruginosa pada  KHM  4000  μg.mL -1 .  Hasil  ini  menguatkan  bahwa minyak  atsiri  Akar  wangi  dapat  digunakan  dalam  pencegahan  penyakit  yang disebabkan  radikal  bebas  dan  pengobatan  beberapa  penyakit  terutama  yang  di
Vol.10 ; No.2  ; Tahun 2019 Halaman 139-145
sebabkan oleh bakteri bacillus cereus. Untuk mengetahui aktivitas potensial lainnya diperlukan penelitian lebih lanjut.

## Daftar Pustaka
1.  Chahal,  K.  K.,  Bhardwaj,  U.,  Kaushal,  S.,  &  Sandhu,  A.  K.  (2015).  Chemical composition  and  biological  properties  of  Chrysopogon  zizanioides  (L.)Roberty syn. Vetiveria zizanioides (L.) Nash-a review. Indian Journal of Natural Products and Resources, 6(4), 251 –260.
2.  Dahmane, D., Dob, T., Krimat, S., Nouasri, A., Metidji, H., & Ksouri, A. (2017). Chemical  composition,  antioxidant  and  antibacterial  activities  of  the  essential oils  of  medicinal  plant  Ammodaucus  leucotrichus  from  Algeria.  Journal  of Essential Oil Research, 29(1), 48 –55.
https://doi.org/10.1080/10412905.2016.1201015
3.  Danh, L. T., Mammucari, R., Truong, P., & Foster, N. (2009). Response surface method  applied  to  supercritical  carbon  dioxide  extraction  of  Vetiveria zizanioides  essential  oil.  Chemical  Engineering  Journal,  155(3),  617 –626. https://doi.org/10.1016/j.cej.2009.08.016
4.  Dos  Santos,  D.  S.,  Oberger,  J.  V.,  Niero,  R.,  Wagner,  T.,  Delle  Monache,  F.,
Cruz,  A.  B.,  …  Filho,  V.  C.  (2014).  Seasonal  phytochemical  study  and antimicrobial potential of Vetiveria zizanioides roots. Acta Pharmaceutica, 64(4), 495 –501. https://doi.org/10.2478/acph-2014-0040
5. Dwivedi,  G.  R.,  Gupta,  S.,  Roy,  S.,  Kalani,  K.,  Pal,  A.,  Thakur,  J.  P.,  … Srivastava, S. K. (2013). Tricyclic sesquiterpenes from Vetiveria zizanoides (l.) Nash  as  antimycobacterial  agents.  Chemical  Biology  and  Drug  Design,  82(5), 587 –594. https://doi.org/10.1111/cbdd.12188
6.  Kaur,  A.,  Rana,  A.  C.,  Tiwari,  V.,  Sharma,  R.,  & Kumar,  S.  (2011).  Review  on Ethanomedicinal and Pharmacological Properties of Ficus religiosa, 01(08), 6 – 11.
7.  Lailatul,  K.  L.,  Kadarohman,  A.,  &  Eko,  R.  (2010).  Efektivitas  biolarvasida ekstrak  etanol  limbah  penyulingan  minyak  akar  wangi  (  Vetiveria  zizanoides  ) terhadap larva nyamuk Aedes aegypti ,  Culex sp ., dan Anopheles sundaicus. Jurnal Sains Dan Teknologi Kimia, 1(1), 59 –65.
8.  Liang,  S., Wei,  Q.,  Xue,  J.,  Sun,  Y.,  Chen,  Z.,  Kuang,  H.,  & Wang,  Q.  (2016). Chemical  composition  and  biological  activities  of  essential  oil  from  Filifolium sibiricum  (L.)  Kitam.  Natural  Product  Research,  30(24),  2861 –2863. https://doi.org/10.1080/14786419.2016.1188098
9.  Luqman,  S.,  Srivastava,  S.,  Darokar,  M.  P.,  &  Khanuja,  S.  P.  S.  (2005). Detection  of  antibacterial  activity  in  spent  roots  of  two  genotypes  of  aromatic grass  Vetiveria  zizanioides.  Pharmaceutical  Biology,  43(8),  732 –736. https://doi.org/10.1080/13880200500387471
10.  Nantachit, K., Bunchoo, M., Khantava, B., & Khamvan, C. (2010). Antimicrobial Activity of Alkaloid from Roots of Vetiveria zizanoides (L.) Nash ex Small. Thai Pharmaceutical and Health Science Journal, 5(2), 99 –102.
11.  Pareek,  A.,  &  Kumar,  A.  (2011).  Ethnobotanical  and  Pharmaceutical  Uses  of Vetiveria Zizanioides ( Linn ) Nash : a Medicinal Plant of Rajasthan. Ijlpr.Com, 3, 12 –18.
12.  Soni,  A.,  &  Dahiya,  P.  (2015).  Screening  of  phytochemicals  and  antimicrobial potential of extracts of vetiver zizanoides and Phragmites karka against clinical isolates.  International  Journal  of  Applied  Pharmaceutics,  7(1),  22 –24. https://doi.org/10.13140/RG.2.1.2041.5203