Faktor yang Mempengaruhi Proses Microwave-Assisted Extraction (MAE)

Pemilihan pelarut merupakan hal mendasar dalam mendapatkan proses ekstraksi optimal. Pilihan pelarut didasarkan pada kelarutan senyawa target (selektifitas), interaksi antara pelarut dan matriks bahan, dan faktor disipasi. MAE bisa dilakukan tanpa pelarut. Sistem kelenjar dan pembuluh bahan (tanaman) mengandung air yang dapat menyerap gelombang mikro. Pemanasan cepat dalam sel bahan menyebabkan pemecahan sel dan pengeluaran senyawa target ke dalam pelarut dingin secara efektif (Mandal et al., 2007).

Volume pelarut juga faktor kritis dalam ekstraksi. Prinsipnya adalah volume pelarut harus mencukupi untuk melarutkan senyawa target dan memanaskan sel. Rasio pelarut:matriks padatan tinggi memerlukan pengadukan (stirring) pelarut selama ekstraksi. Penelitian sebelumnya melaporkan bahwa jumlah bahan dan volume pelarut yang dipakai dalam MAE berkisar antara miligram dan mililiter (dalam skala laboratorium). Efisiensi pemanasan pelarut perlu diperhatikan karena mempengaruhi tingkat evaporasi pelarut (Mandal et al., 2007).

Waktu merupakan parameter penting dalam ekstraksi. Umumnya, waktu ekstraksi berkorelasi positif terhadap jumlah senyawa target, walaupun terdapat resiko terjadinya degradasi senyawa target itu sendiri. Waktu ekstraksi tergantung pada bahan yang diekstrak. Penelitian optimasi waktu ekstraksi penting dilakukan karena waktu ekstrasi mungkin bervariasi terhadap bagian bahan yang berbeda. Waktu ekstraksi dipengaruhi oleh nilai dielektrik pelarut. Pemaparan pelarut seperti air, etanol, dan metanol yang lama memberi resiko pada senyawa target termolabil (Mandal et al., 2007).

Daya dipilih secara tepat untuk menghindari suhu degradatif senyawa target dan kelebihan tekanan dalam proses ekstraksi. Pemecahan sel pada daya rendah terjadi secara berangsur-angsur. Sebaliknya, daya tinggi beresiko meningkatkan degradasi termal senyawa target. Daya gelombang mikro saling dipengaruhi oleh waktu ekstraksi dan suhu ekstraksi. Kombinasi dari daya rendah-sedang dan waktu ekstraksi yang panjang merupakan pendekatan kondisi ekstraksi terbaik. Suhu tinggi dan daya tinggi mengintensifkan pemecahan dinding sel. Namun, dapat memungkinan degradasi senyawa target secara termal (Mandal et al., 2007).

Ukuran partikel bahan mempengaruhi hasil ekstraksi. Ukuran partikel efektif berkisar 100 μm hingga 2 mm. Bubuk halus (fine powder) mempermudah kontak matriks bahan-pelarut dengan memberikan luas permukaan besar dan jarak tempuh bahan-pelarut yang pendek. Umumnya, pemusingan (centrifugation), penyaringan (filtration), dan pemerasan (squeezing) dilakukan untuk memisahkan bubuk halus dari pelarut (Mandal et al., 2007). Rendemen ekstraksi saponin dari gingseng berkorelasi negatif ukuran partikel bahan (Shu  et al., 2003).

Suhu ekstraksi merupakan faktor yang perlu diperhatikan dalam MAE. Suhu tinggi meningkatkan pengeluaran (desorption) senyawa dari bagian aktif (active sites) karena perusakan sel bahan meningkat. Suhu ekstraksi meningkatkan suhu pelarut secara konvektif. Pelarut panas mengalami penurunan tegangan permukaan (surface tension) dan viskositas (viscosity). Keadaan ini meningkatkan daya pembasahan (wetting) bahan dan penetrasi matriks (Jain et al., 2009). Sebaliknya, suhu tinggi memerlukan perhatian keselamatan (safety) yang lebih intensif dalam menggunakan pelarut mudah terbakar (Kaufmann dan Christen, 2002). Suhu tinggi yang berlebihan dapat berdampak pada degradasi senyawa target secara termal (Calinescu et al., 2001).

pH medium ekstraksi juga mempengaruhi proses ekstraksi. pH menentukan tingkat kelarutan senyawa target dan mempengaruhi kestabilan senyawa target dalam pelarut ekstraksi (Kaufmann dan Christen, 2002). Jumlah proses ekstraksi juga meningkatkan efisiensi ekstraksi. Misalnya, empat ekstraksi dengan 50 ml pelarut lebih efisien dibanding satu ekstraksi dengan 200 ml pelarut. Biasanya, rendemenen dapat maksimal dengan 3-5 proses ekstraksi bahan secara berturut-turut (Teresa, 2003).

Beberapa perlakuan dilakukan untuk meningkatkan efektifitas dan efisiensi ekstraksi. Peluluhan awal (pre-leaching) bahan kering pada suhu ruang oleh kandungan air alami matriks bahan meningkatkan efektifitas ekstraksi. (Calinescu et al., 2001). Perendaman, sebagai perlakuan pendahuluan (pretreatment), meningkatkan efektifitas dan selektifitas pemanasan. Bahan menyerap gelombang mikro dan menghasilkan panas berasal dari pemanasan radiasi dan pemanasan kovektif pelarut terhadap bahan yang (Mandal et al., 2007).

 Referensi

Calinescu, I., Ciuculescu, C., Popescu, M., Bajenaru, S., & Epure, G. (2001). Microwaves Assisted Extraction of Active Principles from Vegetal Material. Romanian International Conference on Chemistry and Chemical Engineering , 12, 1-6.

Jain, T., Jain, V., Pandey, R., Vyas, A., & Shukla, S. S. (2009). Microwave Assisted Extraction for Phytoconstituents – An Overview. Asian Journal Research Chemistry , 1 (2), 19-25.

Kaufmann, B., & Christen, P. (2002). Recent Extraction Techniques for Natural Products: Microwave-assisted Extraction and Pressurised Solvent Extraction. Phytochemical Analysis , 13, 105-113.

Mandal, V., Mohan, Y., & Hemalatha, S. (2007, January-May). Microwave Assisted Extraction – An Innovative and Promising Extraction Tool for Medicinal Plant Research. Pharmacognosy Reviews , 1 (1), pp. 7-18.

Shu, Y. Y., Koa, M. Y., & Chang, Y. S. (2003). Microwave-Assisted Extraction of Ginsenosides from Ginseng Root. Microchemical Journal , 74, 131–139.

Teresa, M. (2003). Polyphenol Extraction from Food. Florida: Taylor & Francis e-Library.