BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
D. Sifat Fisis dan Stabilitas Emulsi
2. Stabilitas emulsi
Parameter stabilitas emulsi meliputi pergeseran ukuran droplet setelah satu bulan dan profil ukuran droplet, viskositas, dan indeks creaming selama satu bulan. Perubahan respon yang terjadi selama 1 bulan dianalisis kebermaknaan perubahan yang terjadi dengan repeated ANOVA (ukuran droplet dan pergeseran ukuran droplet), dan uji Friedman dengan Post Hoc uji Wilcoxon (viskositas dan indeks creaming). Apabila nilai p<0,05 pada multivariate test dan uji Friedman berarti paling tidak ada perbedaan yang bermakna pada dua pengukuran (Dahlan, 2008). Apabila perubahan yang terjadi signifikan maka dapat disimpulkan bahwa telah terjadi ketidakstabilan emulsi. Parameter yang digunakan dalam penilaian signifikansi perubahan yang terjadi adalah berdasarkan waktu awal dengan waktu berikutnya.
Tujuan pengamatan ukuran droplet selama 5 periode waktu adalah untuk mengamati apakah ada terjadi perubahan ukuran droplet dari waktu ke waktu dari masing-masing formula sehingga dapat diketahui jenis-jenis fenomena yang terjadi selama periode waktu tersebut dan pengaruhnya terhadap stabilitas emulsi.
Tujuan uji pergeseran ukuran droplet adalah untuk mengetahui perubahan ukuran droplet setelah 1 bulan penyimpanan dan pengaruhnya terhadap stabilitas emulsi. Pergeseran ukuran droplet diperoleh dari selisih ukuran droplet 1 bulan dengan 24 jam setelah pembuatan. Ukuran droplet merupakan data dengan distribusi normal sehingga diuji dengan repeated ANOVA.
Stabilitas emulsi dapat dideterminasi dari gambaran ukuran droplet selama kurun waktu penyimpanan. Suatu sistem emulsi yang stabil idealnya tidak
mengalami perubahan ukuran droplet dari waktu-waktu. Hasil pengukuran menunjukkan bahwa telah terjadi perubahan ukuran droplet ke arah ukuran yang lebih besar dalam sistem emulsi tersebut yang ditandai dengan besarnya persentase pergeseran ukuran yang terjadi. Semakin besar pergeseran ukuran droplet yang terjadi berarti sistem semakin tidak stabil karena ukuran droplet setelah 1 bulan telah berbeda jauh dengan ukuran saat 24 jam.
Profil viskositas digunakan untuk mengamati perubahan konsistensi emulsi. Respon viskositas dapat menggambarkan stabilitas emulsi dan perubahan nilai viskositas secara periodik dapat diamati melalui profil viskositas. Sistem emulsi diharapkan dapat tetap mempertahankan viskositas selama masa penyimpanan sehingga zat aktif dapat tetap terdispersi di dalam sistem dan tetap dapat diterima konsumen. Nilai viskositas yang ideal dan stabil penting di dalam sistem polidispersi karena variasi ukuran droplet akan mempengaruhi kecepatan terjadinya creaming dan coalescense.
Profil indeks creaming digunakan untuk mengamati pemisahan fase yang terjadi dalam sediaan emulsi. Indeks creaming diukur dengan mengamati tinggi pemisahan yang terjadi. Semakin besar indeks creaming maka emulsi semakin stabil, demikian sebaliknya. Indeks creaming perlu diperhatikan dalam sistem distribusi yang polidispersi karena variasi ukuran droplet akan mempengaruhi kecepatan pemisahan. Emulsi yang stabil adalah emulsi yang tidak terpisah dalam jangka waktu tertentu.
Gambar 22. Distribusi ukuran droplet selama 1 bulan
Gambar 24. Profil indeks creaming selama 1 bulan
Berdasarkan data pada tabel VIII dan gambar 22, terjadi peningkatan ukuran droplet ke arah yang lebih besar selama 1 bulan pada semua formula dengan percentile 90 ukuran terbesar terdapat pada formula 1 yaitu sebesar 32.683±4.404µm. Karakteristik ukuran droplet masing-masing formula menunjukkan bahwa seiring peningkatan waktu penyimpanan, droplet dengan ukuran yang kecil semakin tidak terlihat atau semakin sedikit. Hal ini dikarenakan sistem distribusi ukuran droplet yang terdapat dalam sistem emulsi ini merupakan polidispersi. Semakin luas distribusi ukuran droplet maka perbedaan kecepatan pergerakan antardroplet semakin besar. Droplet besar akan bergerak lebih cepat dibandingkan droplet yang lebih kecil dan hal ini memicu terjadinya ketidakstabilan emulsi.
Pada sistem emulsi A/M, lapisan film emulgator yang tebal dan kuat sangat berperan penting karena droplet air biasanya netral atau bermuatan negatif lemah sehingga tidak ada electrical barrier yang dapat mencegah coalescense. Stabilitas emulsi A/M dapat dikatakan tergantung pada efek dan kemampuan mekanik film pelindung (Mollet, Grubermann, 2001).
Lama pencampuran dan kecepatan putar alat pada level tertentu dapat membantu proses pendispersian fase internal ke dalam medium dispersi dan menginduksi deformasi liquid-liquid interface sehingga droplet-droplet dapat terbentuk. Semakin tinggi kecepatan alat maka semakin besar gaya geser yang ditimbulkan sehingga gaya yang menginduksi proses deformasi dan pendispersian fase internal ke medium dispersi semakin besar. Semakin besar gaya yang menginduksi deformasi dan dikombinasikan dengan waktu pencampuran yang lama maka ukuran droplet yang dihasilkan lebih kecil. Waktu pencampuran yang lebih lama membuat sistem dapat bercampur dengan lebih homogen dan droplet-droplet dapat terdispersi menjadi droplet-droplet-droplet-droplet yang lebih kecil (Lieberman, Rieger, dan Banker, 1996).
Peningkatan ukuran droplet ke arah yang lebih besar mungkin disebabkan oleh beberapa hal antara lain: terjadinya Ostwald ripening dan coalescense. Pada peristiwa Ostwald ripening, droplet-droplet yang berukuran kecil akan menempel pada droplet yang lebih besar sehingga droplet yang besar akan menjadi semakin besar. Hal ini dapat terjadi karena sistem emulsi dalam penelitian merupakan sistem polidispersi sehingga terdapat variasi ukuran droplet dengan rentang yang cukup luas (Binks, B.P.,1998). Coalescense merupakan
peristiwa bergabungnya droplet-droplet (ukuran yang relatif sama) menjadi droplet yang lebih besar (Binks, B.P., 1998). Peristiwa ini juga dapat mengakibatkan terjadinya peningkatan ukuran droplet. Fenomena ketidakstabilan ini dapat terjadi karena rusaknya lapisan film emulgator ataupun karena proses pendispersian yang kurang sempurna.
Ukuran droplet paling besar terdapat pada formula 1 pada level rendah kedua faktor. Hal ini mungkin disebabkan waktu pencampuran yang kurang cukup lama untuk menghomogenkan proses pendispersian akibatnya droplet-droplet kurang memiliki kesempatan untuk terdispesi dan dideformasi menjadi droplet-droplet yang lebih kecil. Semakin besar ukuran droplet-droplet mengakibatkan kurang maksimalnya pelapisan droplet oleh molekul emulgator sehingga ikatan antardroplet lebih lemah dan kurang rigid sehingga droplet-droplet dapat saling bergabung dan menyebabkan ketidakstabilan (Martin, et al., 1993).
Pada formula ab dengan level tinggi dari kedua faktor, pada pengamatan 24 jam mempunyai ukuran droplet yang paling kecil dibandingkan formula lainnya. Seiring bertambahnya waktu penyimpanan, ukuran droplet pada formula ini bertambah drastis sehingga pergeseran ukuran droplet paling besar. Persentase pergeseran ukuran droplet lebih besar pada level tinggi lama pencampuran (Fa dan Fab), dibandingkan pada level rendah pencampuran (F1 dan Fb).
Profil viskositas secara periodik ditunjukkan melalui gambar 23 dan tabel VIII. Grafik tersebut menunjukkan adanya perubahan nilai viskositas, selama 1 bulan. Pada formula 1,a, b mengalami peningkatan sampai hari ke-15 sedangkan
pada percobaan ab mengalami penurunan pada hari ke -7 dan mengalami kenaikan pada hari ke-15 sedangkan viskositas pada formula ab cenderung tetap.
Berdasarkan gambar 24 dan tabel VIII, dapat dilihat bahwa sejak 24 jam setelah pembuatan telah terjadi pemisahan fase dan seiring dengan bertambahnya waktu penyimpanan pemisahan fase yang terjadi semakin besar yang ditunjukkan dengan semakin kecil nilai indeks creaming. Menurut Hukum Stokes, viskositas semakin meningkat maka nilai indeks creaming akan semakin besar sehingga emulsi semakin stabil. Berdasarkan tabel VIII dan gambar (23, 24), pada formula dengan viskositas yang terkecil (Fb) justru mempunyai nilai indeks creaming terbesar. Hal ini menunjukkan bahwa Hukum Stokes tidak berlaku pada sediaan dengan viskositas yang sangat rendah. Pada formula a, b, dan ab relatif tidak terjadi perubahan nilai indeks creaming dari hari ke-7 sampai hari ke-21. Pada formula 1 terjadi penurunan indeks creaming dari waktu ke waktu.
Berdasarkan gambar 22, 23, dan 24 secara visual dapat dilihat bahwa telah terjadi perubahan ukuran droplet, viskositas, dan indeks creaming selama 1 bulan. Perubahan yang terjadi dapat menandakan telah terjadi ketidakstabilan sistem emulsi sehingga perlu dianalisis secara statistik perubahan respon yang terjadi. Signifikansi ukuran droplet dianalisis dengan menggunakan uji repeated ANOVA dengan pairwise comparisons. Signifikansi viskositas dan indeks creaming dianalisis dengan uji Friedman dan Post Hoc uji Wilcoxon karena data kedua respon tersebut tidak terdistribusi secara normal. Apabila nilai asymp.sig. pada uji Friedman kurang dari 0,05 berarti paling tidak terdapat perbedaan yang bermakna pada dua pengukuran (Dahlan, 2008).
Tabel IX. Hasil uji repeated ANOVA respon profil ukuran droplet Multivariate test (sign.)
Formula Pillai's trace Wilks' lambda Hotelling's trace Roy's largest root F1 .078 .078 .078 .078 Fa .078 .078 .078 .078 Fb .322 .322 .322 .322 Fab .001 .001 .001 .001 Pairwise comparisons (I) wa ktu (J) wa ktu F1 Fa Fb Fab Mean Differen ce (I-J) Sig.a Mean Differen ce (I-J) Sig.a Mean Differe nce (I-J) Sig.a Mean Differen ce (I-J) Sig.a 1 2 -9.341 .194 -9.341 .194 -9.151 .083 -6.524* .011 3 -8.813* .003 -8.813* .003 -9.983 .054 -10.090* .039 4 -14.669* .019 -14.669* .019 -12.055 .099 -13.423* .028 5 -13.247* .011 -13.247* .011 -11.357 .084 -16.068* .021 Keterangan:
Bila nilai p<0,05 = terdapat perbedaan yang bermakna pada dua pengukuran
a = pengaturan untuk multiple comparisons dan perbedaan yang signifikan bila nilai signifikansi < 0,05
Waktu: 1 (24 jam), 2 (7 hari), 3 (15 hari), 4 (21 hari), 5 (1 bulan)
Tabel X. Hasil uji Friedman respon profil viskositas
F1 Fa Fb Fab
Asymp. Sig. .066 .714 .070 .634 Keterangan:
Bila nilai asymp, sig. kurang dari 0,05 berarti paling tidak terdapat perbedaan yang bermakna pada dua pengukuran.
Tabel XI. Hasil uji Friedman respon profil indeks creaming
F1 Fa Fb Fab
Asymp. Sig. .040 .028 .031 .031 Keterangan:
Bila nilai asymp, sig. kurang dari 0,05 berarti paling tidak terdapat perbedaan yang bermakna pada dua pengukuran.
Tabel XII. Post Hoc hasil respon profil indeks creaming Parameter F1_7hari – F1_24jam F1_15hari – F1_24jam F1_21hari – F1_24jam F1_1bulan – F1_24jam
Z -1.604(a) -1.604(a) -1.604(a) -1.000(a)
Asymp. Sig. (2-tailed) .109 .109 .109 .317 Parameter Fa_7hari – Fa_24jam Fa_15hari – Fa_24jam Fa_21hari – Fa_24jam Fa_1bulan – Fa_24jam
Z -1.633(a) -1.633(a) -1.633(a) -1.604(a)
Asymp. Sig. (2-tailed) .102 .102 .102 .109 Parameter Fb_7hari – Fb_24jam Fb_15hari – Fb_24jam Fb_21hari – Fb_24jam Fb_1bulan – Fb_24jam
Z -1.633(a) -1.633(a) -1.633(a) -1.633(a)
Asymp. Sig. (2-tailed) .109 .109 .109 .109 Parameter Fab_7hari – Fab_24jam Fab_15hari – Fab_24jam Fab_21hari – Fab_24jam Fab_1bulan– Fab_24jam
Z -1.633(a) -1.633(a) -1.633(a) -1.604(a)
Asymp. Sig.
(2-tailed) .102 .102 .102 .109
Keterangan:
a= nilai yang berdasarkan pada ranking positif
bila nilai asymp.sig < 0,05, terjadi perubahan indeks creaming yang signifikan
Berdasarkan hasil uji repeated ANOVA (tabel IX), didapatkan hasil bahwa perubahan yang terjadi selama 1 bulan untuk formula 1,a, dan ab signifikan (tabel IX), sedangkan perubahan ukuran droplet pada formula b tidak signifikan. Hal ini berarti dalam sistem emulsi pada formula 1 dan a (mulai hari ke-15) serta ab (sejak 24 jam) telah terjadi ketidakstabilan emulsi serta pergeseran ukuran droplet yang terjadi mempunyai nilai signifikan sehingga dapat mempengaruhi kestabilan emulsi.
Pergeseran ukuran droplet merupakan perbedaan ukuran droplet pada 24 jam (waktu ke-1) dan 1 bulan (waktu ke-5). Berdasarkan tabel IX, pada F1, Fa, dan Fab, pergeseran ukuran droplet signifikan sehingga dapat mempengaruhi
kestabilan emulsi. pergeseran ukuran droplet tidak signifikan pada Fb dengan nilai p= 0,084 (p>0,05).
Perubahan nilai viskositas yang diperoleh perlu dianalisis terlebih dahulu sehingga dapat diketahui apakah perubahan yang terjadi signifikan atau tidak. Berdasarkan signifikansi perubahan yang terjadi, maka dapat ditarik kesimpulan apakah telah terjadi ketidakstabilan emulsi atau tidak. Hasil uji Friedman menunjukkan bahwa tidak terdapat perbedaan yang bermakna dengan nilai asymp. Sig. pada keempat formula lebih dari 0,05 sehingga dapat disimpulkan bahwa tidak terjadi perubahan nilai viskositas yang secara signifikan dapat mempengaruhi kestabilan emulsi.
Berdasarkan tabel XI dan XII, perubahan indeks creaming selama 1 bulan tidak signifikan maka pada hubungan antara waktu 24 jam dengan 7 hari, 15 hari, 21 hari, dan 1 bulan tidak terdapat perbedaan yang bermakna. Hal ini berarti perubahan indeks creaming yang terjadi tidak mempengaruhi kestabilan emulsi.
Berdasarkan data hasil penelitian, dapat dijelaskan hubungan antara respon ukuran droplet, viskositas, dan indeks creaming dengan adanya perubahan viskositas akan menyebabkan perubahan ukuran droplet dan mempengaruhi indeks creaming. Apabila terjadi penurunan viskositas, maka akan memudahkan pergerakan droplet-droplet sehingga terjadi tumbukan antardroplet dan menyebabkan terjadinya peningkatan ukuran droplet. Semakin besar ukuran droplet maka kecepatan creaming akan semakin meningkat karena bila terjadi peningkatan diameter droplet sebanyak dua kali akan menyebabkan peningkatan kecepatan creaming sebnayak empat kali (Martin, Swarbrick, dan Cammarata,
1993). Demikian pula sebaliknya ukuran droplet juga dapat mempengaruhi viskositas karena bila terjadi peningkatan ukuran droplet yang disebabkan oleh melemahnya ikatan antardroplet maka akan menyebabkan struktur menjadi kurang rigid. Hal ini akan mengakibatkan menurunnya tahanan internal sistem sehingga viskositas akan menurun (Martin, Swarbrick, dan Cammarata, 1993).
Dalam penelitian ini perubahan viskositas tidak signifikan tetapi perubahan ukuran droplet signifikan. Perubahan droplet yang signifikan ini mungkin disebabkan oleh gaya geser yang dihasilkan dan didukung dengan waktu pencampuran yang lama mampu untuk memecah droplet menjadi lebih kecil akan tetapi ada kemungkinan gaya geser tersebut juga dapat merusak lapisan film emulgator sehingga dengan semakin lama penyimpanan, kerja lapisan film semakin menurun. Hal ini mengakibatkan droplet tidak diselubungi oleh molekul emulgator dengan baik sehingga ada kecenderungan melemahnya ikatan droplet-droplet dan antara droplet-droplet dengan emulgator sehingga akan menyebabkan bergabungnya droplet.
Ukuran droplet yang lebih kecil juga akan meningkatkan rasio volume pada volume yang konstan (Mollet, Grubermann, 2001) sehingga memungkinkan terjadinya interaksi antardroplet dan memperbesar kemungkinan terjadi tumbukan antardroplet. Hal inilah mungkin yang mengakibatkan seolah-olah droplet dengan ukuran kecil menghilang dan terjadinya peningkatan ukuran droplet seperti pada yang ditunjukkan oleh data ukuran droplet seperti pada formula ab.
Perubahan ukuran droplet juga dapat mempengaruhi indeks creaming karena akan terjadi peningkatan kecepatan creaming, namun berdasarkan hasil
penelitian perubahan indeks creaming tidak signifikan. Dengan demikian, bila kestabilan ditinjau dari ukuran droplet, maka telah terjadi ketidakstabilan sistem, namun berdasarkan data viskositas dan indeks creaming, belum terjadi perubahan kestabilan yang signifikan.
E. Efek Faktor terhadap Respon Indeks Creaming, Ukuran Droplet,
