Microwave Assisted Extraction (MAE)

Desain alat Microwave (Švarc-Gajic dkk., 2013)

Ekstraksi adalah pemisahan atau pengambilan satu komponen yang terdapat di dalam suatu bahan padat atau cairan dengan menggunakan batuan pelarut berdasarkan perbedaan kelarutan antara pelarut dan zat terlarut, efektivitas suatu proses ekstraksi juga ditentukan oleh kemurnian pelarut, suhu ekstraksi, metode ekstraksi dan ukuran partikel-partikel bahan yang diekstraksi. Makin murni suatu pelarut dan makin lama waktu kontak antara pelarut dengan bahan yang diekstraksi pada suhu tertentu, maka ekstrak yang dihasilkan makin banyak (Chemat dan Cravotto, 2013). Pemilihan dan penggunaan metode ekstraksi yang tepat diperlukan agar mendapatkan ekstrak dengan konsentrasi senyawa fenolik yang tinggi. Pemilihan metode ekstraksi sangat penting dilakukan karena hasil ekstraksi akan mencerminkan tingkat keberhasilan metode tersebut dalam mengeluarkan senyawa fenol dari matriks bahan ke dalam pelarut (Salas dkk., 2010).

Ekstraksi  senyawa aktif dari bahan alam telah dilakukan kebanyakan menggunakan proses konvensional misalnya ekstraksi dengan refluks, soxhletasi dan maserasi (Widoretno dkk., 2016). Meskipun proses tersebut cukup efektif, namun proses ekstraksi dengan cara konvesional memerlukan waktu yang lebih lama (Calinescu dkk., 2001). Teknik ini menghasilkan hasil ekstraksi rendah dari komponen bioaktif dan memberikan selektivitas rendah (Laroze dkk., 2008). Untuk mengatasi keterbatasan metode ekstraksi konvensional ini maka dikembangkan metode ekstraksi teknik non-konvensional yang bebas dari pelarut beracun (Azmir dkk., 2013 dan Michel dkk., 2011). Selain itu, proses ekstraksi untuk pemisahan senyawa telah dikembangkan untuk mendapatkan produk yang murni, sehingga berguna dalam berbagai macam aplikasi. Teknologi ini bisa memberikan pendekatan inovatif untuk meningkatkan produksi senyawa yang diinginkan. Diantaranya, microwave assisted extraction (MAE) sebagai alternatif potensial dan kuat untuk ekstraksi senyawa bioaktif dari bahan alam (Sanchez-Aldana dkk., 2013).

Menurut beberapa hasil penelitian, microwave-assisted extraction meningkatkan efisiensi dan efektifitas ekstraksi bahan aktif berbagai jenis rempah-rempah, tanaman herbal, dan buah-buahan (Calinescu dkk., 2001).  MAE adalah teknik ekstraksi menggunakan pemanasan microwave dalam sistem ekstraksi (Gambar 9) (Chan dkk., 2015). Microwave  (MW) merupakan metode alternatif untuk pemanas konvensional dan metode ini telah banyak digunakan karena efisiensi pemanasan tinggi dan pengoperasian yang mudah. Keuntungan dari teknologi berbasis microwave yaitu dapat membantu pengurangan proses kebutuhan energi, pengolahan selektif dan kemampuan untuk memulai dan menghentikan proses terkontrol (Ingole, 2015).

MAE telah digunakan untuk mengekstrak senyawa aktif dari bahan nabati dan limbah nabati (Chan dkk., 2015). Microwave assisted extraction (MAE) atau ekstraksi menggunakan gelombang mikro adalah kombinasi dari gelombang mikro dan ekstraksi padat-cair konvensional dan untuk mengekstrak sampel terlarut ke dalam cairan dari berbagai bahan menggunakan energi gelombang mikro (Delazer dkk., 2012; Qing dan Dagui, 2009 dan Jain dkk., 2009). Dalam metode ini, gelombang mikro adalah prinsip kerja yang meningkatkan kinetika reaksi dengan memanaskan matriks pelarut dan sampel, sehingga meningkatkan kemampuan ekstraksi pelarut (Delazer dkk., 2012).

Gelombang mikro mengurangi aktivitas enzimatis yang merusak senyawa target sehingga pemanasan dengan MAE memiliki kelebihan pemanasan yang lebih merata karena bukan mentransfer panas dari luar tetapi membangkitkan panas dari dalam bahan tersebut (Saleh dkk., 2005 dan Salas dkk., 2010). Selain itu waktu pemanasan dengan gelombang mikro jauh lebih cepat jika dibandingkan dengan waktu reaksi pemanasan konvensional (Widoretno dkk., 2016).

Teknik MAE memiliki banyak kelebihan dibandingkan metode lain untuk ekstraksi senyawa seperti senyawa bioaktif yang menghemat waktu pemrosesan dan pelarut, tingkat ekstraksi yang lebih tinggi, produk yang lebih baik dengan biaya lebih rendah dan penggunaan energi yang berkurang (Sanchez-Aldana dkk., 2013; Hao dkk., 2002; Yan dkk., 2010). Secara umum, kinerja MAE tergantung pada tingkat operasional pemanasan, misalnya pemanas daya konstan, pemanas daya intermiten dan pemanasan suhu konstan. Daya konstan MAE memberikan pemanasan terus-menerus pada daya khusus untuk sistem ekstraksi untuk mengekstrak senyawa aktif termal-stabil, daya intermiten MAE memberikan pemanasan microwave pada daya tertentu yang efisien dalam mengekstraksi senyawa termal-labil. Sementara suhu konstan MAE mengontrol suhu ekstraksi yang memungkinkan ekstraksi senyawa aktif (Chan dkk., 2015).

Teknik ekstraksi microwave, menjadi sangat populer untuk ekstraksi polifenol dibandingkan dengan ekstraksi pelarut konvensional. Peningkatan proses ekstraksi terletak pada kenyataan bahwa baik pelarut atau sampel dipanaskan dalam interaksi langsung dengan radiasi elektromagnetik. Interaksi langsung dengan radiasi elektromagnetik memungkinkan hingga 20-30 kali pemanasan lebih cepat daripada sistem konvensional. Hal ini memungkinkan menghemat waktu sehingga ekstraksi dapat diselesaikan dalam beberapa menit (Švarc-Gajic dkk., 2012).

Parameter operasi yang mempengaruhi seperti pelarut, kekuatan iradiasi microwave dan waktu ekstraksi dioptimalkan menggunakan metode optimasi statistik (Ballard dkk., 2010; Chen dkk., 2012 dan Prakash dkk., 2013). Sistem microwave berbeda bila diterapkan dengan kondisi operasi sama yang memberikan efisiensi pemanasan yang berbeda dalam proses ekstraksi. Apalagi, kondisi optimum dilaporkan MAE tidak dapat diterapkan untuk ekstraksi skala yang lebih besar karena kekuatan microwave optimal hanya untuk skala tertentu dari ekstraksi.

Ekstraksi mikrowave telah berhasil digunakan untuk ekstraksi polifenol dari berbagai bahan tanaman (Spigno dan De Faveri, 2009; Wijngaard dkk., 2012 dan Wang dkk., 2008). Secara umum, manfaatnya diperoleh dalam ekstraksi ini yaitu waktu ekstraksi cepat dan penggunaan pelarut sedikit (Figueredo dkk., 2012). Namun demikian, ekstraksi mikrowave bahan alam dengan menggunakan metanol-air, aseton-air, etil asetat-air dan campuran etanol-air telah diterapkan sebelumnya untuk ekstraksi total polifenol (Proestos dan Komaitis, 2008 dan Rodríguez-Rojo dkk., 2012). Beberapa penelitian dilaporkan bahwa optimalisasi dan efisiensi ekstraksi microwave untuk masing-masing kelas polifenol diantaranya polifenol, flavonoid, monomer anthocyanin dan anthocyanin. Prosedur ekstraksi microwave telah dioptimalkan untuk ekstraksi beberapa golongan senyawa fenolik dari sampel untuk mencapai efisiensi tertinggi (Li dkk., 2012 dan Chan dkk., 2013).

REFERENSI