BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
B. Pembuatan Lotion Repelan Minyak Peppermint
40 dipanaskan di ataswaterbath hingga suhu 60°C, lalu dicampur (fase A). Asam stearat, TEA, setil alkohol, dan sorbitan monolaurate dipanaskan di atas
waterbath hingga suhu 60°C, lalu dicampur (fase B). Gliserin dan 1/3 bagian
akuades dipanaskan di atas waterbath hingga suhu 60°C (fase C). Fase A kemudian dicampurkan dengan fase B (suhu campuran dijaga ±60°C). Campuran fase A dan fase B kemudian dimixerdengan skala 1 di atas wadah yang berisi air hangat selama 5 menit, lalu masukkan fase C disertai dengan pengadukan yang kontinyu dan konstan selama 3 menit. Setelah itu, tambahkan akuades sisa sedikit demi sedikit, lalu tambahkan minyak peppermint ke dalam campuran tersebut pada 30 detik terakhir, aduk konstan hingga waktu totalnya 10 menit.
2. Penentuan tipe emulsilotionrepelan (Aulton, 2002)
a. Sejumlah kecil lotion diteteskan di atas permukaan air dan diamati yang terjadi. Jika lotion menyebar dan bercampur dengan air, menunjukkan bahwa air merupakan fase eksternal darilotiontersebut.
b. Sejumlah kecil lotion diteteskan di atas permukaan minyak dan diamati yang terjadi. Jika lotion tidak bercampur dengan minyak, maka menunjukkan bahwa minyak merupakan fase internal darilotiontersebut.
c. Sejumlah kecil zat warna yang larut air, misalnya metilen blue diteteskan di dalam lotion dan amati yang terjadi. Jika zat warna menyebar menunjukkan bahwa air merupakan fase eksternal dari sistemlotiontersebut. 3. Pengujian sifat fisis dan stabilitaslotion
a. Uji daya sebar. Uji daya sebar lotion dilakukan setelah 48 jam pembuatan dalam suhu ruangan. Uji daya sebar dilakukan dengan menimbang seberat 1 gram lotion, diletakkan di atas horizontal double plate. Di atas lotion
diletakkan dengan horizontal double plate yang lain dan pemberat 125 gram, diamkan selama 1 menit, lalu dicatat diameter penyebarannya.
b. Uji viskositas dan pergeseran viskositas. Pengujian viskositas dilakukan dengan menggunakan alat Viscometer (RION-JAPAN) yang sesuai (seri VT-04). Uji ini dilakukan dengan memasukkan lotion dalam suatu wadah yang tersedia dan dipasang pada portable viscotester. Pengujian menggunakan rotor nomor 1. Lalu catat angka viskositas lotion yang ditunjukkan oleh jarum penunjuk viskositas dari alat tersebut pada skala 1 karena menggunakan rotor nomor 1. Lakukan pengujian pada keempat formula.
Uji ini dilakukan sebanyak 2 kali, yaitu setelah penyimpanan 48 jam dan 1 bulan untuk mengetahui seberapa besar pergeseran viskositasnya. Persentase pergeseran viskositas lotion dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :
% pergeseran viskositas =
………(5)
Untuk melihat ada tidaknya pergeseran viskositas secara bermakna, maka dilakukan analisis menggunakan program R 2.9.0 dengan uji dua sampel berpasangan.
Sifat fisis emulsi ditentukan oleh nilai viskositas setelah 48 jam pembuatan dan stabilitas emulsi ditunjukkan oleh uji statistik pergeseran viskositas.
c. Stabilitas makroskopik. Lotion dimasukkan ke dalam suatu tabung berskala. Amati pemisahan fase yang terjadi pada hari ke-0, 1, 3, 5, 7, 14, 21, 28, dan 30. Uji persen pemisahan dilakukan dengan menghitung ratio volume emulsi yang memisah dibanding volume total emulsi (Aulton, 2002). Hasil pemisahan fase dinyatakan dalam persentase indekscreamingdengan rumus :
% indekscreaming= ……….. (6)
keterangan ho = tinggi lotion mula-mula hu = tinggicreamingyang terjadi
d. Stabilitas mikroskopik.Meletakkan sedikitlotionkeobject glass, lalu ditutup dengan kaca penutup yang sebelumnya telah diberi benang di kiri dan kanan object glass. Dilakukan pengamatan ukuran droplet sebanyak 500 buah (Martin, et al., 1993) dimulai dari formula (1), kemudian a, b, dan ab. Diameter
ukuran droplet diukur menggunakan programMotic Images Plus2.0™yang telah dikalibrasi dengan mikrometer berskala 10µm. Dilakukan perhitungan median menggunakan programMicrosoft Excel®2007 untuk mengamati distribusi ukuran droplet.
Pengukuran droplet dilakukan dua kali, yaitu setelah 48 jam pembuatan dan setelah 1 bulan penyimpanan untuk melihat pergeserannya. Untuk melihat ada tidaknya pergeseran ukuran droplet secara bermakna, maka dilakukan analisis menggunakan program R 2.9.0 dengan uji dua sampel berpasangan.
4. Pengujian kemampuan proteksi lotion repelan minyak peppermint (Fradin and Day, 2002)
Uji ini dilakukan setelah 24 jam pembuatan lotion dan dilakukan di laboratorium Parasitologi Universitas Gadjah Mada. Untuk mengukur hasil penelitian pengujian lotion repelan minyak peppermint dilakukan dengan memasukkan tangan naracoba yang telah dioleskan lotion repelan minyak
peppermint sebanyak 0,5 gram ke dalam sangkar berisi 25 ekor nyamuk Aedes
aegypti betina berumur 7 hari. Area tangan yang dioleskan lotion adalah dari
pergelangan tangan sampai ujung jari tangan. Tahap pertama dilakukan dengan memasukkan tangan naracoba selama 5 menit setiap 15 menit sampai menit ke-20. Tahap berikutnya adalah memasukkan tangan naracoba selama 5 menit setiap 15 menit sampai gigitan pertama. Tahap ini dilakukan apabila setelah ≥20 menit tidak ada nyamuk yang menggigit. Respon menggigit dilihat dari menempelnya nyamuk pada tangan naracoba. Jika setelah >4 jam tidak ada nyamuk yang menggigit, pengujian dilanjutkan dengan memasukkan tangan selama 5 menit
setiap jam sampai waktu 4 jam. Setelah itu, tangan dimasukkan selama 5 menit setiap 15 menit. Waktu penolakan dihitung dari jangka waktu intervensi sampai dengan nyamuk menempel untuk pertama kalinya.
Uji ini juga dilakukan untuk kontrol negatif, yaitu akuades sebagai fase eksternal lotion dan basis lotion, dan kontrol positif yaitu minyak peppermint
sebagai zat aktif yang digunakan dalam penelitian ini. Akuades dan minyak
peppermint yang digunakan adalah sebanyak 2 mL untuk menyamakan perlakuan
dengan minyak peppermint di dalam formulasi lotion, sedangkan basis lotion
yang ditimbang adalah sebanyak 0,5 gram untuk menyamakan perlakuan dengan
lotionminyakpeppermint.
G. Analisis Hasil
Data yang dihasilkan adalah data uji daya sebar, viskositas, pergeseran viskositas, indeks creaming, dan ukuran droplet (median). Data sifat fisis lotion
yang berupa daya sebar dan viskositas setelah 48 jam pembuatan dianalisis menggunakan desain faktorial menggunakan R program dengan uji statistik multivariat ANOVA pada taraf kepercayaan 95% lalu dihitung nilai efek dari
polysorbate 40, sorbitan monolaurate, dan efek interaksi keduanya sehingga
dapat diketahui efek manakah yang diprediksi dominan dalam menentukan sifat fisislotion.
Hasil dari perhitungan nilai efek kemudian dibuat persamaan desain faktorialnya. Analisis data dilakukan untuk mengetahui signifikansi dari setiap faktor dan interaksinya dalam mempengaruhi respon, menentukan ada tidaknya
hubungan dari setiap faktor dan interaksi terhadap respon, dan mengetahui signifikansi dari model persamaan faktorial yang didapatkan. Hasil analisis data berupa nilai p (probability value). Apabila didapatkan nilai p kurang dari 0,05 (p <0,05), maka dapat disimpulkan bahwa masing-masing faktor dan interaksi antar faktor memiliki efek yang signifikan terhadap respon serta model tersebut dapat digunakan untuk memprediksi respon.
Grafik pengaruh faktor terhadap masing-masing respon dibuat menggunakan programMicrosoft Excel® 2007 sehingga dapat diketahui pengaruh faktor A (poysorbate40) terhadap level tinggi dan level rendah faktor B (sorbitan monolaurate), begitu pula sebaliknya.
Analisis data stabilitas makroskopik diukur dengan melihat indeks
creaming lotion di dalam tabung berskala selama periode waktu tertentu,
kemudian dihitung persen pemisahanlotionyang terjadi pada tabung berskala. Pada pengukuran droplet, dihitung median menggunakan program
Microsoft Excel® 2007. Analisis data pergeseran ukuran droplet dan pergeseran viskositas antara 48 jam pembuatan dan setelah 1 bulan penyimpanan diuji normalitas datanya menggunakan program R 2.9.0 dengan uji Shapiro-Wilk (jumlah sampel kurang dari 50) pada taraf kepercayaan 95%. Data dikatakan memiliki distribusi normal apabila nilai p lebih dari 0,05 (p >0,05) (Ricci, 2005). Apabila distribusi data normal, maka dilanjutkan menggunakan uji T bepasangan, sedangkan apabila salah satu kelompok data terdistribusi tidak normal maka dilakukan uji Wilcoxon pada semua kelompok data. Hasil analisisnya adalah berupa nilai p dimana nilai p dikatakan signifikan apabila p kurang dari 0,05 (p
<0,05). Bila nilai p signifikan, maka dapat disimpulkan bahwa terdapat perbedaan bermakna antara dua kelompok data, sedangkan apabila nilai p tidak signifikan maka dapat disimpulkan bahwa antara dua kelompok data tersebut berbeda tidak bermakna.
55 BAB IV PEMBAHASAN
A. MinyakPeppermint
Minyak peppermint merupakan minyak yang didapatkan dari hasil destilasi uap daun peppermint (Kumar et al., 2011). Minyak peppermint biasa digunakan dalam makanan, kosmetik, dan pengobatan (Gardiner, 2000). Minyak atsiri ini mengandung alkohol monosiklik berupa mentol yang merupakan turunan terpenoid (Tyler, et al., 1988), dimana mentol termasuk dalam golongan monoterpenoid (C10). Monoterpenoid dapat memberikan bau khas pada tumbuhan, bersifat mudah menguap, dan terdapat pada fraksi minyak atsiri yang tersuling uap (Harborne, 1987). Monoterpenoid dapat dimanfaatkan sebagai repelan serangga (Robbers, et al., 1996; Anonim, 2010) dan efektifitas minyak
peppermint sebagai repelan terhadap nyamuk Aedes aegypti betina telah diteliti oleh Kumar, et al., (2011).
Berdasarkan Certificate of Analysis (CoA) (lampiran 1), minyak
pepperminttersebut memiliki tampilan fisik berupa cairan jernih berwarna kuning pucat, bobot jenis 0,890, indeks bias 1,4580 dan terdapat 51,8% kandungan mentol di dalamnya.
B. PembuatanLotionRepelan MinyakPeppermint
Minyak atsiri atau minyak esensial merupakan minyak yang mudah menguap pada suhu kamar (Tyler et al., 1988) sehingga stabilitasnya buruk. Oleh
karenanya minyak peppermint dibuat ke dalam formulasi lotion bertipe M/A karena lotion merupakan sistem emulsi dimana dapat menyatukan dua fase yang tidak saling campur. Minyak peppermint berada di dalam fase minyak sehingga dengan dibuat sistem emulsi, droplet minyak sebagai fase internal akan terperangkap di dalam emulsifying agent dan air akan menjadi fase eksternalnya dengan harapan dapat meningkatkan stabilitas minyakpeppermintdi dalam sistem
lotion tersebut. Lotionmemiliki viskositas yang cenderung rendah sehingga tidak mengikat bahan obat terlalu kuat karena obat, yang dalam hal ini minyak
peppermint harus lepas dari basis untuk dapat memberikan efek (Idson, cit.
Ermenda, 2009). Viskositas umumnya berbanding terbalik dengan daya sebar (Garg et al., 2002) sehingga dalam bentuk sediaan lotion, repelan akan lebih tersebar merata.
Jumlah minyak peppermint yang digunakan dalam satu formula adalah sebanyak 2 mL, padahal seharusnya penggunaan minyak peppermint secara eksternal untuk preparasi semisolid adalah antara 5-20% (Alankar, 2009). Hal ini berkaitan dengan keterbatasan jumlah minyak peppermint yang tersedia sehingga pada akhirnya digunakan minyakpeppermintsejumlah 2 mL.
Lotion ini dibuat dengan cara mencampurkan fase A yang terdiri dari
VCO dan polysorbate40 dengan fase B yang terdiri dari asam stearat, TEA, setil alkohol, dan sorbitan monolaurate. Setelah itu ditambahkan fase C yang terdiri dari 1/3 bagian akuades dan gliserin, kemudian sisa 2/3 bagian akuades ditambahkan ke dalam sistem. Setelah tercampur homogen, lotion didinginkan. Caranya adalah dengan diaduk-aduk terus secara periodik hingga dingin. Tujuan
pengadukan selama proses pendinginan adalah untuk mencegah terjadinya demulsifikasi karena adanya peningkatan pergerakan kinetik emulsifying agent
pada antar muka air dan minyak (Aulton, 2002).
Temperatur untuk proses emulsifikasi adalah sekitar 5-10°C di atas titik leleh senyawa yang memiliki titik leleh tertinggi (Block, 1996). Titik leleh dari bahan-bahan yang digunakan paling tinggi adalah asam stearat, yaitu antara 54,5-55,5°C sehingga suhu pencampuran yang digunakan pada proses pembuatan
lotiondipilih 60°C.
Alat yang digunakan untuk membuatlotionini adalahhand mixerdengan skala 1 (rendah). Penggunaan mixer dan skala 1 adalah berdasarkan orientasi.
Mixer merupakan alat yang dapat menghasilkan lotion yang homogen dan stabil
karena adanya kecepatan pengadukan yang konstan dan searah. Kecepatan putar
mixer berperan dalam memberikan energi mekanik sehingga campuran dapat
terdispersi satu sama lainnya. Proses pencampuran akan menentukan besar kecilnya ukuran droplet yang terbentuk melalui shear yang dihasilkan kecepatan putar mixeratau pemecahan droplet (Block, 1996). Pemilihan skala 1 padamixer
karena berdasarkan orientasi pada skala ini kecepatan pengadukan yang diberikan untuk pembentukan lotion sudah cukup dan apabila digunakan kecepatan yang lebih tinggi maka justru dapat merusak stabilitas sistem emulsinya.
Cara pencampuran pada pembuatanlotionini pertama kali adalah dengan melelehkan bahan-bahan padatan terlebih dahulu seperti asam stearat dan setil alcohol, lalu dicampurkan dengan fase minyak kecuali minyak peppermint dan dipanaskan hingga suhu ±60°C. Bahan-bahan lain yang berupa cairan juga
dipanaskan hingga suhu ±60°C untuk menyamakan perlakuan suhunya sehingga pemadatan prematur bahan-bahan padatan oleh karena fase air yang dingin dapat dicegah. Selain itu tujuan pemanasan adalah untuk meningkatkan energi kinetik bahan dan menurunkan viskositas sistem sehingga memungkinkan shear force
tersebar merata dengan lebih mudah (Aulton, 2002). Minyak peppermint
dimasukkan menjelang 30 detik terakhir dengan tujuan untuk meminimalkan penguapan minyak atsiri ini akibat terlalu lama berada di dalam sistem yang masih diberi gaya. Suhu pada titik pencampuran ini adalah sekitar 40ºC.
Agar fase air dan minyak dapat menyatu, maka ditambahkan penstabil, yaitu emulsifying agent ke dalam formula. Emulsifying agent atau emulgator merupakan surfaktan yang mereduksi tegangan antarmuka antara minyak dan air dengan cara membentuk globul sehingga dapat membentuk suatu sistem emulsi yang stabil (Allen, 2002). Emulsifying agent mempunyai dua sisi, yaitu bagian ujung yang bersifat polar dan digunakan untuk berikatan dengan fase air, sedangkan bagian ekor bersifat nonpolar sehingga dapat digunakan untuk berikatan dengan fase minyak (Friberg et al., 1996). Maka, emulsifying agent
dapat digunakan untuk menjembatani fase minyak dan fase air yang awalnya tidak saling campur dengan menurunkan tegangan mukanya.
Proses stabilisasi pada sistem lotion ini ada tiga macam. Pertama adalah dengan adanya emulsifying agent utama berupa polysorbate 40 (tween 40®) dan
sorbitan monolaurate (span 20). Penggunaan emulgator campuran lebih baik
dibandingkan dengan penggunaan emulgator tunggal karena dapat membentuk sistem emulsi yang cenderung lebih stabil (Block, 1996). Alasan pemilihan kedua
emulgator ini dikarenakan kombinasi antara polysorbate 40 dan sorbitan
monolaurate dapat menghasilkan emulsi tipe M/A yang cukup stabil terkait
dengan kecepatan terjadinya koalesensi (Boyd, et al., 1972), di samping itu keduanya merupakan emulgator nonionik sehingga dapat menghasilkan emulsi yang relatif lebih halus dibanding menggunakan emulsifying agent anionik dan kationik (Barton, 2002). Jadi, kombinasi polysorbate 40 maupun sorbitan
monolaurate merupakan salah satu kombinasi emulgator sintetik yang dapat
digunakan.
Mekanisme stabilisasi oleh polysorbate 40 adalah dengan menempatkan rantai hidrokarbon pada fase minyak dan rantai sisanya, termasuk rantai polioksietilen pada fase air. Struktur polysorbate 40 lebih meruah pada rantai polioksietilennya sehingga akan lebih bekerja pada penurunan tegangan muka fase air. Adanya rantai polioksietilen yang meruah ini menyebabkan molekul
polysorbate 40 tidak bisa berdekatan satu sama lain. Mekanisme stabilisasi oleh
sorbitan monolaurate adalah dengan menempatkan rantai hidrokarbon pada fase
minyak dan cincin sorbitan pada fase air. Kepala sorbitan yang besar akan mencegah ekor hidrokarbon mendekat secara rapat di dalam fase minyak. Dengan adanya kombinasi dari kedua emulsifying agent tersebut, maka keduanya akan membentuk lapisan film monolayer di sekeliling minyak membentuk suatu droplet minyak yang terdispersi di dalam fase air karena rantai hidrokarbon
polysorbate 40 dan sorbitan monolaurate akan terletak bersama-sama di dalam
fase minyak dan membentuk interaksi van der Waals yang efektif, sedangkan rantai polioksietilen dan cincin sorbitan akan menghasilkan gaya tolak menolak
antardroplet karena adanya halangan sterik dari kedua molekul tersebut. Di samping itu, gugus hidrofilik dari molekul polysorbate 40 dan sorbitan
monolaurate dapat berinteraksi membentuk ikatan hidrogen. Apabila dicampur
dalam komposisi yang sesuai, maka polysorbate 40 dan sorbitan monolaurate
akan tersusun berselang-seling membentuk monolayer yang stabil mengelilingi droplet minyak. Gambar interaksi polysorbate 40 dansorbitan monolauratepada permukaan fase air dan minyak adalah sebagai berikut :
O HO HO OH O O O HO HO O OH O O HO HO O OH O O OH OH HO O O O OH OH O HO O O OH OH O HO O Minyak Minyak Air Tween 40 Span 20 Span 20 Span 20 Span 20 Tween 40 Rantai Hidrokarbon Rantai Polioksietilen Interaksivan der Waals Ikatan Hidrogen
Gambar 13. Perkiraan interaksi molekulpolysorbate40 (tween 40®) dansorbitan monolaurate(span 20) (diadaptasi dari Boydet al.,1972)
Gambar 13 merupakan perkiraan interaksi yang terjadi antara
polysorbate 40 dan sorbitan monolaurate pada antarmuka fase air dan minyak.
Gambar ini mengacu pada penelitian Boyd et al., (1972) yang menggambarkan interaksi antara tween 40®dan span 80. Pada gambar tersebut dapat dilihat adanya interaksivan der Waalsantara rantai hidrokarbonpolysorbate40 dengansorbitan monolaurate dan ikatan hidrogen antara gugus hidrofilik molekul polysorbate 40 dansorbitan monolaurate.
Polysorbate 40 berfungsi sebagai emulsifying agenttunggal dalam suatu sistem emulsi tipe M/A sedangkansorbitan monolauratedalam sistem emulsi tipe A/M. Keduanya secara tunggal digunakan dalam konsentrasi antara 1-15%, sedangkan jika digunakan kombinasi dengan emulsifier hidrofilik, maka konsentrasi yang digunakan adalah 1–10%. Polysorbate 40 memiliki nilai HLB 15,6 sedangkan sorbitan monolaurate memiliki nilai HLB 8,6. Pemilihan level tinggi dan level rendah kedua emulsifying agent tersebut didasarkan pada pendekatan required HLB yang dihitung dari fase minyak yang digunakan, yaitu VCO, asam stearat, setil alkohol, dan minyak peppermint. Berdasarkan perhitungan, didapatkan hasil perhitunganrequiredHLB dari fase minyak sebesar 10,02 (lampiran 2). Maka, komposisi emulsifying agent diarahkan mendekati angka tersebut agar menghasilkan lotion yang lebih stabil (Aulton, 2002). Pada penelitian ini, rentang HLB dibuat lebar agar dapat dilihat signifikansi pengaruh dari masing-masing respon. Hasil variasi jumlah polysorbate 40 dan sorbitan
(kebermaknaannya) dalam menentukan sifat fisis dan stabilitas emulsi. Berikut merupakan perhitungan HLB campuran dari masing-masing formula :
Tabel IV. Nilai HLB campuranemulsifying agentpada masing-masing formula
Formula Nilai HLB campuran
(1) 9,77
a 11,71
b 9,37
ab 10,93
Stabilisasi sistem yang kedua adalah dengan adanya reaksi penyabunan (saponifikasi) antara asam stearat dan TEA membentuk sabun anionik TEA stearat yang dapat membantu menstabilkan sistem lotion ini. Reaksi penyabunan antara asam stearat dan TEA dijelaskan pada gambar 14.
OH O HO N OH OH O O N OH OH H2O
Asam stearat TEA
sabun TEA stearat air
Gambar 14. Reaksi penyabunan antara TEA dengan asam stearat
Ketiga adalah stabilisasi dengan adanya setil alkohol. Setil alkohol berperan untuk meningkatkan viskositas dan memperbaiki konsistensilotion. Setil alkohol bekerja sebagai co-surfactant yaitu membantu fase minyak untuk inkorporasi ke dalam droplet yang berisi fase minyak (Vanderhoff, 1996) karena setil alkohol merupakan golongan fatty alcohol yang memiliki gugus –OH sehingga akan membentuk ikatan hidrogen dengan air sedangkan bagian yang bersifat lemak akan mengikat minyak. Setil alkohol akan membuat medium
pendispersi menjadi lebih kental sehingga dapat mencegah terjadinya koalesensi (Barton, 2002).
Gambar 15. Skema representasi stabilisasi sistem emulsi M/A olehcosurfactant(Myers, 2006)
Peran dari bahan-bahan lain pada sistem lotion ini antara lain VCO digunakan sebagai fase minyak yang dapat memberikan efek moist pada kulit. VCO digunakan karena memiliki beberapa kelebihan antara lain memiliki asam lemak rantai menengah dan tidak rentan terhadap ketengikan karena memiliki kandungan asam lemak jenuh yang tinggi (Timoti, 2005). Akuades digunakan sebagai fase air (fase eksternal). Gliserin digunakan sebagai humektan. Humektan merupakan bahan yang larut air dengan tingkat absorpsi air yang tinggi. Humektan memegang peranan penting di dalam sistem, namun disaat yang sama juga mempertahankan kandungan lembab dan menstabilkan sistem tersebut (Mitsui, 1998).