Contoh:

·       Hijau (senyawa asan galat) bereaksi dengan senyawa Fe à kompleks asam galat-Fe yang berwana biru atau hitam

·       Cacao (senyawa katekin) berinteraksi dengan Cu à katekin-Cu menjadi hiijau tua

·       Kulit Manggis (senyawa tanin) berinteraksi dengan Pb à tanin-Pb terpresipitasi

·       Flavonoid dan tanin berinteraksi dengan Fe3+ à menyebabkan presipitasi atau perubahan warna

·       Glikosida flavonoid dikatalisis oleh ion Al3+ dan Fe3+ à menyebabkan reaksi hidrolisis menjadi aglikon yang tidak stabil

·       Lipid dan vitamin E mengalami peroksidasi akibat reaksi fenton yang dipicu logam besi dan tembaga, menghasilkan produk degradasi aldehida

·       Alkaloid bereaksi dengan Pb dan Cd menyebabkan terjadinya endapan/inaktivasi

·       Betakaroten berekasi dengan Fe menyebabkan terjadinya prose isomerisasi menjadi bentu cis dan trans

2. Interkasi dengan Pelarut

Contoh:

·       Minyak kelapa sawit (asam oleat) berinteraksi dengan pelarut etanol à metil oleat

·       Kedelai (genistin) bereaksi dengan pelarut membentuk à genistein

·       Gingseng (saponin) berinteraksi dengan metanol à menjadi sapogenin bebas

·       Vanilin bereaksi dengan etanol àmembentuk hemiasetal sehigga menghasilkan hemiasetal vanillin

·       Senyawa fenolik bereaksi dengan kloroform à terjadi klorinasi

• Bahan mentah yang mengandung saponin bereaksi dengan air à dapat memecah ikatan kimia (hidrolilis) menjadi saponin glikosida

3. Interaksi dengan reagen

Contoh:

·       Bawang merah (quarsetin) berinteraksi dengan FeCl à kompleks flavanoid Fe warna hijau tua

·       Jeruk (asam askorbat) bereaksi dengan reagen DPPH à bereaksi menjadi asam dehidroaskorbat

·       Kopi (senyawa fenolik) bereaksi dengan reagen NaOH à membentuk artefak yang berwarna hitam atau coklat

4.  Interaksi dengan adsorben (fase diam dalam kroatografi

Contoh:

·       Daun jambu biji (saponin) berinteraksi dengan silica gel sehingga saponin tidak keluar dari kolom/hilangnya senyawa

·       Kayu manis (asam fenolat) berinteraksi dengan polimer sehingga terperangkap dalam kolom menyebabkan sensitifitas deteksi menurun

·       Daun artemisia (terpenoid/artemisinin) berikatan dengan silica gel sehingga terjadi degaradasi dan perubahan struktur senyawa

Artifact production in extraction refers to the formation of unintended chemical modifications or degradation products due to biological influences such as microbial contamination, fungal activity, and enzymatic reactions. These artifacts can be classified into two major groups:

1. Unintended Artifacts – Byproducts that occur accidentally due to biological interference.

2. Purposeful Artifacts – Products intentionally formed through biological influence to enhance bioavailability or pharmacological activity.

1. Unintended Artifacts (Unwanted Modifications & Degradation Products)

These artifacts result from undesired microbial, fungal, or enzymatic activities that degrade or alter target compounds, leading to potency loss, altered pharmacokinetics, or misidentification in chemical analysis.

a.     Microbial Contamination and Metabolism

• Berberine Degradation by Gut Microbes

Berberine, an alkaloid from Berberis species, undergoes degradation when exposed to gut microbes such as Eggerthella lenta. These bacteria convert berberine into dihydroberberine, which is unstable and has reduced bioavailability.

• Ginsenoside Fermentation by Bacteria

Panax ginseng contains ginsenosides, which can be broken down by contaminating lactic acid bacteria during extraction or storage, leading to undesired metabolic derivatives with altered pharmacological properties.

b.     Enzymatic Degradation in Raw Materials

• Flavonoid Oxidation in Tea Extracts

During green tea extraction, polyphenol oxidase (PPO) oxidizes catechins into theaflavins and thearubigins, which change color and reduce antioxidant properties.

• Anthocyanin Breakdown in Berries

In Vaccinium (blueberries), endogenous β-glucosidase hydrolyzes anthocyanins into unstable aglycone forms, leading to color loss and reduced antioxidant activity.

c.     Fungal Contamination and Mycotoxin Formation

• Aflatoxin Contamination in Herbal Extracts

Aspergillus flavus and Aspergillus parasiticus produce aflatoxins in improperly stored herbal materials (e.g., licorice root, ginseng), compromising extract purity.

• Ergot Alkaloid Formation in Rye-Based Extracts

• Rye extracts contaminated with Claviceps purpurea fungi may develop ergot alkaloids, which are toxic and alter expected pharmacological effects.

2. Purposeful Artifacts (Intended or Beneficial Biotransformations)

In some cases, artifacts are intentionally produced to improve bioavailability, stability, or pharmacological effects through controlled microbial or enzymatic modifications.

A.    Microbial Bioconversion for Improved Bioactivity

• Ginsenoside Rb1 to Compound K

Panax ginseng extracts are treated with probiotic bacteria (Bifidobacterium, Lactobacillus) to convert ginsenoside Rb1 into Compound K, which has superior absorption and bioavailability.

• Soy Isoflavone Activation

Daidzein, a soy isoflavone, is fermented by gut bacteria into equol, a metabolite with stronger estrogenic effects, improving its biological activity.

B.    Enzymatic Hydrolysis to Enhance Bioavailability

• Curcumin Biotransformation

Free curcumin has poor solubility, but bacterial enzymes (β-glucuronidase, sulfatase) convert curcumin conjugates into free, active curcumin, increasing its therapeutic efficacy.

• Baicalin to Baicalein Conversion

Scutellaria baicalensis (Chinese skullcap) contains baicalin, a glycosylated flavone with poor absorption. Microbial or enzymatic hydrolysis removes the sugar moiety,

producing baicalein, which is more bioavailable.

Conclusion

Biological factors such as microbial metabolism, fungal activity, and enzymatic degradation significantly affect extraction processes, leading to either unintended artifacts (degradation or contamination) or purposeful artifacts (enhanced bioavailability or activity). While some artifacts negatively impact extract purity and stability, others are strategically induced to improve therapeutic potential. Understanding these influences is crucial in optimizing bioactive compound production and ensuring extract quality.

2. Subcritical water - Subcritical Water Solvent atau Air Subkritis adalah air yang berada dalam kondisi tekanan tinggi dan pada suhu di bawah titik kritisnya (di bawah 374°C dan 22,1 MPa), tetapi lebih tinggi dari titik didih normalnya (100°C). Pada kondisi ini, sifat fisik dan kimia air berubah signifikan, membuatnya berperilaku seperti pelarut organik nonpolar, sehingga dapat digunakan untuk mengekstraksi senyawa bioaktif yang sulit larut dalam air biasa. Pada suhu 100-374°C dan tekanan yang cukup untuk menjaga air tetap dalam fase cair, viskositas air berkurang, difusivitasnya meningkat, dan konstanta dielektriknya menurun. Hal ini menyebabkan air subkritis menjadi lebih mirip dengan pelarut organik polar seperti metanol dan etanol, sehingga efektif dalam ekstraksi senyawa seperti flavonoid, alkaloid, dan polifenol tanpa menggunakan bahan kimia berbahaya.

3. Liquified dimethyl ether - Liquefied Dimethyl Ether (DME, C₂H₆O) adalah pelarut berbasis eter yang dalam kondisi tekanan tinggi dapat berbentuk cair. Dimethyl Ether memiliki sifat unik sebagai pelarut nonpolar dan dapat digunakan sebagai alternatif pelarut organik dalam berbagai aplikasi industri, termasuk ekstraksi senyawa bioaktif, farmasi, dan kosmetik. DME memiliki tekanan uap yang relatif tinggi pada suhu kamar (sekitar 5–6 atm pada 20°C), sehingga pada kondisi atmosfer normal berbentuk gas, tetapi dapat dicairkan dengan tekanan sedang (0,5 MPa) atau pendinginan. DME memiliki volatilitas tinggi, mudah dipisahkan dari ekstrak, dan mampu mengekstraksi senyawa lipofilik dengan efisiensi tinggi. Ekstraksi β-Karoten dari Wortel → DME digunakan sebagai pelarut untuk mengekstraksi β-karoten tanpa menggunakan pelarut organik beracun seperti heksana. Ekstraksi Minyak Atsiri dari Kayu Manis → DME memungkinkan ekstraksi minyak atsiri dengan cara yang lebih bersih dan tanpa residu pelarut berbahaya. Ekstraksi Flavonoid dari Jeruk → DME digunakan untuk mengekstraksi hesperidin dan naringenin dari kulit jeruk dengan hasil ekstraksi yang lebih tinggi dibandingkan metode konvensional.

4. Ethyl lactate (Etil laktat)

Etil laktat atau 2-etil hidroksipropanoat (C5H10O3) adalah pelarut organik berbasis bio yang diperoleh melalui reaksi esterifikasi antara asam laktat dan etanol, keduanya berasal dari sumber alami seperti pati atau gula melalui fermentasi. Etil laktat berupa cairan jernih hingga berwarna sedikit kuning. Senyawa ini biodegradable, tidak beracun, dan mudah terurai, menjadikannya alternatif ramah lingkungan dibandingkan pelarut berbasis minyak bumi seperti n-heksana atau kloroform. Etil laktat banyak digunakan dalam berbagai industri, termasuk farmasi, makanan, dan ekstraksi senyawa bioaktif. Dalam ekstraksi, etil laktat digunakan sebagai pelarut hijau untuk memperoleh senyawa bioaktif dari bahan alami. Senyawa ini terbukti efektif dalam ekstraksi fenolik dan flavonoid dari tanaman obat dan rempah-rempah, serta ekstraksi lipid dan pigmen dari mikroalga dengan efisiensi lebih tinggi dibandingkan n-heksana. Selain itu, etil laktat digunakan untuk ekstraksi kafein dan antioksidan dari kopi dan teh tanpa meninggalkan residu berbahaya, menjadikannya pilihan utama dalam industri makanan dan minuman yang mengutamakan keamanan dan keberlanjutan. Senyawa seperti karotenoid dan vitamin E yang bersifat fotosensitif lebih stabil pada etil laktat daripada pelarut organik lainnya Keunggulan: ramah lingkungan, aman, dan efisien. Senyawa ini berasal dari bahan terbarukan, mudah didaur ulang, dan tidak beracun, sehingga lebih aman bagi pekerja serta tidak mencemari lingkungan. Dengan daya larut tinggi, etil laktat mampu mengekstraksi berbagai senyawa bioaktif dengan lebih baik dibandingkan pelarut konvensional. Kemampuannya untuk dipisahkan dan digunakan kembali juga meningkatkan efisiensi dalam industri ekstraksi bahan alami, menjadikannya solusi yang lebih berkelanjutan dan inovatif.

5. Ionic liquids

- Ionic liquids (ILs) adalah garam cair yang tetap berbentuk cair pada suhu di bawah 100°C dan terdiri dari anion serta kation organik. ILs memiliki stabilitas termal tinggi dan tekanan uap yang dapat diabaikan. Kation yang digunakan contohnya kation berbasis imidazolium, piridinium, amonium, fosfonium. Contoh anion pada ILs yaitu halida, BF4-, asetat, nitrat, NTf2-, dan HSO4- . Contoh IL: [1-butil-3-metilimidazolium][Cl] (disingkat: butilmetilimidazolium, [bmim(Cl)] ) Pemisahan dari ILs berdasarkan pada sifat fisikokimia IL, kepolaran, interaksi spesifik antara IL dengan senyawa target seperti interaksi ionik, ikatan π, dan ikatan hidrogen. Struktur ionik ILs dapat dimodifikasi, misalnya panjang rantai alkil pada kation atau pasangan kation-anion, sehingga dapat menjadi pelarut yang fleksibel untuk berbagai aplikasi industri, termasuk ekstraksi senyawa bioaktif, pemisahan logam berat, dan sintesis bahan kimia ramah lingkungan. ILs dapat digunakan untuk ekstraksi ataupun pemisahan berbagai golongan senyawa, seperti terpenoid, alkaloid, fenilpropanoid, flavonoid, saponin, fraksi polisakarida, serta dapat digunakan juga untuk ekstraksi selulosa, pemisahan asam amino dan asam nukleat. ILs dapat diterapkan pada berbagai metode ekstraksi, di antaranya: UAE (Ultrasound-Assisted Extraction), MAE (Microwave-Assisted Extraction), LLE (Liquid-liquid Extraction), ABPS (Aqueous Biphasic System), SPE (Solid Phase Extraction), UPE (Ultrahigh Pressure Extraction), HRE (Heat Reflux Extraction), NPCE (Negative-Pressure Cavitation-Assisted Extraction), dan conventional heating.

6. Terpenes (Terpena)

Terpena adalah senyawa pada minyak esensial dengan struktur dasar gugus isoprena. Jenis terpena yang digunakan sebagai pelarut biasanya monoterpena atau seskuiterpena. Manfaat: efisiensi waktu ekstraksi dan jumlah energi, mengurangi emisi CO2, serta pelarut dapat didaur ulang. Terpena umumnya bersifat non-polar sehingga digunakan untuk ekstraksi senyawa bioaktif tertentu yang bersifat lipofilik. Dapat digunakan sebagai alternatif n-heksana. Ekstraksi dengan pelarut terpena dilakukan pada suhu kamar atau sedikit hangat (biasanya sekitar 30-50°C) untuk menghindari degradasi senyawa bioaktif dan memaksimalkan ekstraksi tanpa merusak senyawa tersebut. Contoh penerapan: ekstraksi minyak dari kacang tanah, kedelai, bunga matahari, dan zaitun menggunakan α-pinena dengan soxhletasi; ekstraksi minyak dari mikroalga dengan metode SDEP (Simultaneous Distillation and Extraction Process); dan ektraksi karotenoid dengan limonena atau α-pinena.

Supercritical Fluid Extraction (SFE) adalah metode ekstraksi modern yang menggunakan fluida superkritis, biasanya karbon dioksida (CO₂), sebagai pelarut untuk mengekstrak senyawa aktif dari bahan alami.

Dalam konteks ekstraksi kurkumin dari kunyit (Curcuma longa), SFE menjadi metode unggulan karena dapat menghasilkan kurkumin dengan kemurnian tinggi, bebas residu pelarut, dan lebih ramah lingkungan dibandingkan metode konvensional seperti maserasi atau Soxhlet. Metod ini dapat dioptimasi secara anti-solvent teknik. Teknik anti-solvent dalam SFE adalah strategi untuk meningkatkan efisiensi ekstraksi dengan mengontrol kelarutan senyawa target dalam fluida superkritis, seperti CO₂ superkritis

Prinsip Kerja Supercritical Fluid Extraction (SFE)

SFE bekerja berdasarkan sifat unik fluida superkritis, yang memiliki:
🔹 Densitas tinggi seperti cairan → Sehingga mampu melarutkan senyawa target dengan baik.
🔹 Viscositas rendah seperti gas → Sehingga dapat menembus bahan lebih cepat dan lebih efisien dibandingkan pelarut cair.
🔹 Difusivitas tinggi → Sehingga ekstraksi berlangsung lebih cepat dibandingkan metode konvensional.

Keunggulan SFE untuk Skala Industri

-        Bebas Pelarut Beracun → CO₂ adalah pelarut aman dan ramah lingkungan, tanpa residu berbahaya seperti heksana atau etanol.

-        Kemurnian Tinggi → Menghasilkan kurkumin dengan konsentrasi tinggi tanpa pengotor.

-        Tidak Merusak Senyawa Termolabil → Proses pada suhu rendah (40-60°C) mencegah degradasi kurkumin.

-        Ekstraksi Selektif → Bisa mengontrol kondisi ekstraksi untuk mendapatkan fraksi tertentu, misalnya hanya kurkumin atau juga minyak atsiri dari kunyit.-

-        Dapat Digunakan Kembali → CO₂ dapat didaur ulang, sehingga lebih hemat biaya dalam jangka panjang.

Kelemahan SFE untuk Skala Industri

• Efisiensi Ekstraksi Bergantung pada Ko-solven → Kadang perlu menambahkan etanol atau metanol sebagai ko-solven untuk meningkatkan kelarutan kurkumin.

• Ekstraksi Kurkumin Mungkin Tidak Optimal → Kurkumin lebih polar, sedangkan CO₂ non-polar, sehingga efisiensi ekstraksi bisa lebih rendah dibandingkan pelarut organik kecuali jika ditambahkan ko-solven.

• Biaya sedikit lebih mahal dibandingkan dengan metode perkolasi dan sokhletasi.

Limbah atau Residu yg dihasikan:

SFE termasuk metode ekstraksi yang sangat bersih dibandingkan metode lain.
🔸 Sebagian besar limbahnya dapat dimanfaatkan kembali, sehingga dampak lingkungan lebih kecil.
🔸 Ampas kunyit, ko-solven, dan minyak atsiri yang tersisa bisa digunakan dalam berbagai industri lain.
🔸 CO₂ tidak meninggalkan residu beracun dan bisa didaur ulang, sehingga ramah lingkungan.