i
OPTIMASI FORMULA GEL UV PROTECTION
ENDAPAN PERASAN UMBI WORTEL (Daucus carota, L.) : TINJAUAN TERHADAP HUMEKTAN PROPILEN GLIKOL DAN SORBITOL
SKRIPSI
Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Farmasi (S.Farm.)
Program Studi Ilmu Farmasi
Oleh :
Eberhard Yulian Finza Ardhitya NIM : 048114129
FAKULTAS FARMASI UNIVERSITAS SANATA DHARMA
ii
OPTIMASI FORMULA GEL UV PROTECTION
ENDAPAN PERASAN UMBI WORTEL (Daucus carota, L.) : TINJAUAN TERHADAP HUMEKTAN PROPILEN GLIKOL DAN SORBITOL
SKRIPSI
Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Farmasi (S.Farm.)
Program Studi Ilmu Farmasi
Oleh :
Eberhard Yulian Finza Ardhitya NIM : 048114129
FAKULTAS FARMASI UNIVERSITAS SANATA DHARMA
iii
Skripsi Berjudul
OPTIMASI FORMULA GEL UV PROTECTION
ENDAPAN PERASAN UMBI WORTEL (Daucus carota, L.) : TINJAUAN TERHADAP HUMEKTAN PROPILEN GLIKOL DAN SORBITOL
Yang diajukan oleh: Eberhard Yulian Finza Ardhitya
NIM : 048114129
Telah disetujui oleh:
Pembimbing Utama
iv
Thanks alot God for everything!!!!
v
HALAMAN PERSEMBAHAN
!
! " "! # $% &" &%%& # '($ "& $ $ " "!
) )** +,,-#& # " "! # !
" & )$ & $ &" " " " % $
vi
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN
PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma : Nama : Eberhard Yulian Finza Ardhitya
Nomor Mahasiswa : 048114129
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :
Optimasi Formula Gel UV Protection
Endapan Perasan Umbi Wortel (Daucus carota, L.): Tinjauan Terhadap Humektan Propilen Glikol dan Sorbitol
beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma, hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di Internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.
Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya. Dibuat di Yogyakarta
Pada tanggal : 28 Januari 2008
Yang menyatakan,
vii
KATA PENGANTAR
Puji syukur dan terima kasih kepada Tuhan Yang Maha Esa karena atas anugerah dan penyertaan-Nya, penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul: “Optimasi Formula Gel UV Protection Endapan Perasan Umbi Wortel (Daucus carrota, L.) Tinjauan Terhadap Humektan Propilen Glikol dan Sorbitol”.
Selama perkuliahan, penelitian hingga proses penyusunan skripsi, penulis telah mendapat banyak bantuan dari berbagai pihak yang berupa dukungan, sarana, bimbingan, nasihat, kritik dan saran. Pada kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan penghargaan dan ucapan terima kasih sebesar-besarnya kepada:
1. Rita Suhadi, M.Si., Apt. selaku Dekan Fakultas Farmasi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
2. Sri Hartati Yuliani, M.Si., Apt. selaku dosen pembimbing skripsi yang telah bersedia membimbing dan meluangkan waktunya untuk penulis selama penelitian dengan memberikan bimbingan, dukungan, kritik, dan nasihat. 3. Rina Kuswahyuning, M.Si., Apt. selaku dosen penguji yang telah bersedia
memberikan kritik dan saran selama penyusunan skripsi.
4. Agatha Budi Susiana Lestari, M.Si., Apt. selaku dosen penguji yang telah bersedia memberikan kritik dan saran selama penyusunan skripsi.
viii
6. My beloved papa dan mama atas semangat dan dukungan terbaik yang telah diberikan pada penulis. Kakakku, Wisnu atas dukungan dan omelannya. 7. Pak Musrifin, Mas Agung, Mas Iswandi, Mas Ottok, Mas Wagiran, Mas Sigit,
Mas Sarwanto, dan Mas Yuwono selaku laboran dan karyawan yang telah membantu selama penelitian.
8. Carrot’s team (Desy, Cipi, DK, Ela, Ine, Budi, Andri) atas bantuan, kebersamaan, keceriaan, kegilaan, dan kerjasamanya yang tak terlupakan. Teman-teman senasib: Tea’s team dan Alga’s team (Hendry atas bantuannya untuk tim wortel), terima kasih atas dukungan dan kebersamaan selama penelitian ini.
9. Teman-teman 2004 FST & FKK semuanya atas kebersamaan, kenangan, dan persahabatan selama ini (semoga sampai selamanya). Semua teman, sahabat yang tak dapat penulis sebutkan satu persatu, yang telah membantu terselesaikannya skripsi ini.
Akhir kata, penulis menyadari bahwa skripsi ini masih banyak kekurangan dan kelemahan. Oleh karenanya, penulis membuka diri untuk menerima segala kritik dan saran demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi semua pihak, khususnya dalam bidang farmasi.
Yogyakarta, Desember 2007 Penulis,
ix
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi yang saya tulis ini tidak memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.
Yogyakarta, Desember 2007 Penulis,
x INTISARI
Penelitian mengenai optimasi formula gel UV protection endapan perasan umbi wortel (Daucus carota, L.): tinjauan terhadap humektan propilen glikol dan sorbitol dilakukan untuk mendapatkan formula dengan komposisi humektan yang optimum dalam gel UV protection endapan perasan umbi wortel.
Penelitian ini menggunakan metode simplex lattice design untuk optimasi formula. Metode simplex lattice design termasuk dalam rancangan eksperimental murni yang bersifat eksporatif dengan komposisi propilen glikol dan sorbitol sebagai variabel bebas dan sifat fisik gel sebagai variabel tergantung. Optimasi dilakukan dengan parameter sifat fisik gel yang diuji meliputi daya sebar, viskositas dan stabilitas gel setelah penyimpanan satu bulan. Data hasil uji sifat fisik dianalisis secara statistik menggunakan analisis uji-F dengan taraf kepercayaan 95%.
Dari penelitian ini ditemukan komposisi optimum berdasarkan contour plot superimposed yang meliputi daya sebar, viskositas, dan stabilitas gel yang diteliti. Daya sebar optimal berkisar antara 3 cm sampai 5 cm. Viskositas optimal berkisar antara 310 dPa.s sampai 320 dPa.s. Stabilitas gel ditunjukkan dengan pergeseran viskositas < 5%. Profil daya sebar, viskositas, dan stabilitas gel berbentuk kurva membuka ke bawah. Komposisi optimum humektan propilen glikol : sorbitol yang diperoleh dari contour plot superimposed berdasarkan sifat fisis dan stabilitas gel UV protection endapan perasan wortel adalah 88% sorbitol : 12% propilen glikol sampai dengan 94% sorbitol : 6% propilen glikol.
xi ABSTRACT
The aim of research of formula optimization of carrot’s (Daucus carota, L.) pulp sediment UV protection gel : a review of propylene glycol and sorbitol as humectants was to find out the optimum composition of humectant in UV protection gel.
The method have been used for optimization in this research was simplex lattice design that include the exploratively pure experimental with propylene glycol and sorbitol composition as the independent variable and gel physical characteristic as the dependent variable. Optimizing is done to characteristic parameters including spreadability, viscosity, and stability during storage. The physical characteristic parameters and stability of gel preparation was analyzed with F-test statistic using 5%.
From this research, could be explained that optimum composition of UV protection gel formula based on contour plot superimposed including spreadability, viscosity, and stability has been found. Optimum spreadability approximately 3 cm until 5 cm. Optimum viscosity lies between 310 dPa.s until 320 dPa.s. Optimum stability during storage < 5%. The profile of all was shape curve open at the bottom. The optimum composition exhibited by contour plot super imposed was 88% sorbitol : 12% propylene glycol until 94% sorbitol : 6% propylene glycol.
xii DAFTAR ISI
HALAMAN SAMPUL ... i
HALAMAN JUDUL ... ii
HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING ... iii
HALAMAN PENGESAHAN ... iv
HALAMAN PERSEMBAHAN ... HALAMAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH ... v vi KATA PENGANTAR ... vii
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... ix
INTISARI ... x
ABSTRACT ... xi
DAFTAR ISI ... xii
DAFTAR TABEL ... xv
DAFTAR GAMBAR ... xvi
DAFTAR LAMPIRAN ... xvii
BAB I. PENDAHULUAN ... 1
A. Latar Belakang ... 1
B. Perumusan Masalah ... 4
C. Keaslian Penelitian ... 4
D. Manfaat Penelitian ... 4
E. Tujuan Penelitian ... 5
xiii
A. Wortel ... 6
B. Beta karoten ... 7
C. Gel ... 8
D. Gelling Agent ... 9
E. Humektan ... 10
F. Radikal bebas dan antioksidan ... 11
G. Sinar UV dan SPF ... 12
H. Spektrofotometri UV-vis... 14
I. Metode simplex lattice design .... 15
J. Mikromeritik ... 16
K. Keterangan empiris ... 17
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN ... 19
A. Jenis Rancangan Penelitian ... 19
B. Variabel dalam Penelitian ... 19
C. Definisi Operasional ... 20
D. Bahan dan Alat ... 21
E. Tata Cara Penelitian ... 21
1. Ekstraksi beta karoten dalam endapan perasan umbi wortel …... 21
2. Penetapan kadar beta karoten dalam endapan perasan wortel secara spektrofotometri ... 22
3. Prediksi nilai SPF endapan perasan wortel pada spektra UV... 24
4. Optimasi proses pembuatan gel UV protection ... 24
xiv
6. Uji Mikromeritik... 26
F. Analisis Hasil ... 26
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 27
A. Pembuatan endapan perasan umbi wortel... 27
B. Ekstraksi beta karoten dalam endapan perasan wortel... 28
C. Penetapan kadar beta karoten dalam endapan perasan wortel... 28
D. Penetapan Nilai SPF... 30
E. Sifat Fisik dan Stabilitas... 34
F. Uji Mikromeritik Gel... 38
G. Optimasi Formula ... 39
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ... 47
A. Kesimpulan ... 47
B. Saran ... 47
DAFTAR PUSTAKA ... 48
LAMPIRAN ... 52
xv
DAFTAR TABEL
Tabel I. Rancangan Simplex Lattice Design Gliserol dan Sorbitol... 25
Tabel II. Kurva baku beta karoten (I)... 29
Tabel III. Jumlah beta karoten dalam 1 g endapan perasan wortel (I)... 30
Tabel IV. Hasil Pengukuran SPF endapan perasan wortel ... 32
Tabel V. Kurva baku beta karoten (II) ..……… 33
Tabel VI. Jumlah beta karoten dalam 1 g endapan perasan wortel (II) ... 32
Tabel VII. Hasil pengukuran sifat fisik gel ………. 35
Tabel VIII. Uji pH gel UV protection ………... 37
Tabel IX. Hasil pengukuran partikel gel UV protection ... 38
Tabel X. Hasil perhitungan uji F untuk daya sebar gel ... 40
Tabel XI. Hasil perhitungan uji F untuk viskositas awal gel... 41
Tabel XII. Hasil perhitungan uji F untuk % pergeseran viskositas gel... 43
xvi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Struktur Beta Karoten ... 8
Gambar 2. Struktur umum carbomer ... 9
Gambar 3. Struktur Sorbitol ... 10
Gambar 4. Struktur Propilen Glikol ... 11
Gambar 5. Dimensi pencampuran dua komponen ………... 15
Gambar 6. Kurva Baku beta karoten (I) ... 29
Gambar 7. Scanning panjang gelombang endapan perasan wortel ... 30
Gambar 8. Scanning panjang gelombang baku beta karoten ... 31
Gambar 9. Scanning panjang gelombang seri larutan baku beta karoten ... 32
Gambar 10. Kurva Baku beta karoten (II) ... 33
Gambar 11. Grafik distribusi ukuran partikel gel UV protection ... 39
Gambar 12. Contour plot daya sebar gel UV protection endapan perasan wortel ... 41
Gambar 13. Contour plot viskositas gel UV protection endapan perasan wortel... 42
Gambar 14. Contour plot pergeseran viskositas gel UV protection endapan perasan wortel... 41
Gambar 13. Contour plot superimposed gel UV protection endapan perasan wortel... 44
xvii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Penetapan Kadar Beta Karoten dalam Endapan Perasan
Wortel ... 52
Lampiran 2. Perhitungan nilai SPF Beta Karoten …………... 56
Lampiran 3. Data Penimbangan Gel ……….. 61
Lampiran 4. Data Sifat Fisik dan Stabilitas Gel ... 59
Lampiran 5. Persamaan Simplex Lattice Design ... 63
Lampiran 6. Perhitungan Persamaan Regresi dengan Uji F ... 66
Lampiran 7. Data Uji Mikromeritik ... 71
Lampiran 8. Perbandingan Komposisi Basis pada Kriteria Penerimaan Masing-Masing Sifat Fisis Gel ...……... 72
Lampiran 9. Foto gel UV protection endapan perasan umbi wortel... 75
Lampiran 10. Foto dokumentasi ... 76
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Kehidupan manusia tidak pernah lepas dari sinar matahari, dimana
menghasilkan cahaya tampak, panas, dan radiasi ultraviolet (UV). Kulit manusia
mempunyai sistem perlindungan terhadap radiasi UV sinar matahari secara alami,
tetapi tidak efektif terhadap kontak radiasi yang berlebihan. Sinar UV (UVA dan
10% UVB) selalu ada setiap hari meskipun saat cuaca mendung, lebih dari 80%
sinar UV mampu menembus atmosfer pada hari berawan (Anonim, 2004). World
Health Organization (WHO) membagi spektra UV menjadi UVC (200-290 nm),
UVB (290-320 nm), dan UVA (320-400 nm), berdasarkan pada efek biologis
yang ditimbulkan masing-masing panjang gelombang. Sekitar 90% UVB tertahan
di lapisan ozon (Lucas, McMichael, Smith, & Armstrong, 2006). Penipisan
lapisan ozon oleh chlorofluorocarbons (CFC) menyebabkan lebih banyak UVB
yang sampai ke bumi.
Sinar UV tidak selalu berbahaya, sinar ini bermanfaat untuk
meningkatkan aliran darah di kulit, membantu perubahan provitamin menjadi
vitamin D, dan membantu mengaktifkan vitamin, hormon, dan enzim (Jellinek,
1970). UVA dan UVB dibutuhkan manusia untuk sintesis vitamin D. Paparan
UVA berlebihan mempunyai efek awal yaitu pigment darkening diikuti oleh
eritema jika paparan berlanjut, penekanan sistem imun, dan pembentukan katarak.
Efek berbahaya UVB antara lain sunburn (eritema), katarak, pembentukan kanker
kulit, dan penekanan sistem imun pada paparan jangka panjang (Zeman, 2007).
Oleh karena itu, dibutuhkan perlindungan terhadap radiasi sinar UV yang
berlebihan dengan penggunaan sediaan UV protection.
Penelitian ini menggunakan zat aktif yang berasal dari bahan alam, yaitu
perasan wortel (Daucus carota, L.) yang mengandung beta karoten. Pemilihan
bahan alam didasarkan pada kemampuan kandungan tanaman (pigmen)
mengabsorbsi sejumlah besar radiasi UV yang akan merusak sel dan mengganggu
metabolisme tanaman sehingga diasumsikan bahwa bahan alam tersebut dapat
melindungi kulit manusia terhadap radiasi UV (Muller, 1996). Penggunaan bahan
alam menguntungkan dibandingkan senyawa sintetik karena bahan alam dapat
memberikan toleransi yang baik pada kulit dan lebih aman digunakan. Peran
penting beta karoten di dalam tubuh yaitu sebagai prekursor vitamin A dan
antioksidan. Karotenoid berperan penting dalam pencegahan penyakit degeneratif,
dengan cara mempertahankan fungsi sistem imun dan antioksidan. Oleh karena
itu, perlu dikembangkan sediaan topikal perasan wortel sebagai UV protection.
Pada umumnya, bentuk sediaan UV protection yang banyak beredar di
pasaran saat ini berupa krim dan lotion. Krim adalah bentuk sediaan setengah
padat berupa emulsi kental mengandung tidak kurang dari 60% air (Anief, 2003).
Kandungan minyak dalam krim akan menimbulkan rasa tidak nyaman saat
pemakaian dan akan menjadi masalah pada orang dengan produksi kelenjar
sebasea yang berlebihan karena dapat merangsang timbulnya jerawat. Lotion
mempunyai viskositas yang cukup encer sehingga tidak bertahan lama pada kulit
itu, perlu dikembangkan bentuk sediaan lain dengan sifat fisis yang lebih baik dan
nyaman saat penggunaannya yaitu gel.
Gel merupakan bentuk sediaan semisolid yang mengandung larutan
bahan aktif tunggal maupun campuran dengan pembawa senyawa hidrofilik atau
hidrofobik (Barry, 1983). Gel yang dibuat adalah hidrogel. Hidrogel memberikan
rasa nyaman (tidak terasa panas di kulit) saat digunakan dan kompatibilitasnya
relatif baik dengan jaringan biologis (Zatz dan Kushla, 1996).
Humektan dalam produk kosmetik digunakan untuk mencegah hilangnya
lembab dari produk dan meningkatkan jumlah air (kelembaban) pada lapisan kulit
terluar saat produk digunakan (Loden, 2001) Selain itu, mencegah keriput dan
efek jangka panjang lain yang ditimbulkan oleh sinar UV (Johnson, 2002).
Penelitian ini menggunakan propilen glikol dan sorbitol sebagai humectant dalam
formula gel UV protection. Komposisi kedua humectant yang digunakan perlu
dioptimasi untuk mendapatkan formula gel UV protection yang optimum.
Propilenglikol memiliki viskositas yang tinggi sehingga kurang nyaman karena
adanya rasa lengket saat diaplikasikan dan sorbitol bersifat higroskopis sehingga
dapat menjaga konsistensi sediaan. Oleh karena itu, penelitian ini menggunakan
humectant dengan variasi komposisi untuk mendapatkan sediaan UV protection
yang mampu mempertahankan efektifitas pemakaian dalam jangka waktu yang
cukup lama. Sediaan yang dihasilkan diharapkan memenuhi parameter kualitas
sifat fisik sediaan gel UV protection yang meliputi daya sebar, viskositas, dan
B. Permasalahan
Berdasarkan latar belakang tersebut, dapat dirumuskan permasalahan :
a. Bagaimana profil respon sifat fisis dan stabilitas sediaan gel UV protection
meliputi daya sebar, viskositas, dan pergeseran viskositas?
b. Apakah ditemukan komposisi optimum yang diprediksi sebagai formula
optimum gel UV protection endapan perasan umbi wortel (Daucus carota,
L.)?
c. Pada range komposisi optimum berapakah humektan propilen glikol dan
sorbitol menghasilkan sediaan gel UV protection endapan perasan umbi wortel
(Daucus carota, L.) yang paling baik sifat fisisnya?
C. Keaslian Penelitian
Sejauh penelusuran pustaka yang dilakukan penulis, penelitian tentang
optimasi formula gel UV protection endapan perasan umbi wortel (Daucus carota,
L.) : tinjauan terhadap humektan propilen glikol dan sorbitol belum pernah
dilakukan.
D. Manfaat Penelitian
1. Manfaat Teoritis
Memberikan informasi bagi perkembangan ilmu kefarmasian mengenai
penggunaan bahan alam dari endapan perasan wortel dalam sediaan UV
2. Manfaat Praktis
Mengetahui range komposisi formula optimum dari profil respon sifat fisik
gel UV protection endapan perasan umbi wortel (Daucus carrota, L.) dengan
humektan propilen glikol dan sorbitol.
E. Tujuan Penelitian
1. Mengetahui profil respon sifat fisik dan stabilitas gel UV protection endapan
perasan umbi wortel (Daucus carota, L.) komposisi humektan propilen glikol
dan sorbitol
2. Mendapatkan komposisi formula optimum sediaan gel UV protection
BAB II
PENELAAHAN PUSTAKA
A. Wortel (Daucus carota, L.)
1. Nama daerah
Di Indonesia wortel mempunyai nama daerah, diantaranya :
Sunda / Priangan : Bortol
Jawa : Wortel, wertol, bortol
Madura : Ortel (Rukmana, 1995).
2. Morfologi
Umbi wortel terbentuk dari akar tunggang yang berubah fungsi menjadi
tempat penyimpanan cadangan makanan. Kulit umbi tipis berwarna kuning
kemerahan atau jingga kekuningan karena kandungan karoten yang tinggi. Umbi
wortel memiliki ukuran yang bervariasi, tergantung varietasnya (Cahyono, 2002).
3. Kandungan kimia
Menurut Dalimartha (2000) wortel segar mengandung air, serat, abu,
nutrisi anti kanker, gula alamiah (fruktosa, sukrosa, dekstrosa, laktosa, dan
maltosa), pektin, mineral (kalsium, natrium, magnesium, krom). Sebuah wortel
ukuran sedang mengandung sekitar 15000 IU beta karoten.
4. Kegunaan
Wortel adalah salah satu sumber makanan detoksifikasi yang
mempunyai kemampuan untuk mengatur keseimbangan dalam tubuh. Wortel
selain sebagai sumber vitamin A berfungsi untuk membantu proses penglihatan,
juga kaya akan zat antioksidan beta karoten yang mampu mencegah radikal bebas
menjadikan kanker. Mengonsumsi secara rutin wortel dapat mengurangi
keganasan dari radikal bebas. Sebaiknya tidak mengonsumsi berlebihan karena
akan menyebabkan kulit menjadi kuning (Kumalaningsih, 2007).
B. Beta Karoten
Gambar 1. Struktur all-trans -karoten (Anonim, 1989)
Beta karoten larut dalam CS2, benzena, kloroform, mudah larut dalam
eter, petroleum eter, dan minyak, sedikit larut dalam metanol dan etanol. Beta
karoten praktis tidak larut dalam air, asam, dan alkali. Absorbsi oksigen dari udara
akan menyebabkan inaktif dan menghasilkan produk oksidasi yang mengalami
perubahan warna. Sebaiknya beta karoten disimpan di tempat tertutup rapat dan
terlindungi. Tempat penyimpanan pada temperatur rendah yaitu -20ºC (Anonim,
1989).
-karoten merupakan salah satu dari 600 komponen karotenoid yang
banyak terdapat dalam tanaman. Dalam kloroplas, karotenoid berfungsi dalam
detoksifikasi berbagai bentuk oksigen teraktivasi dan klorofil triplet, hasil eksitasi
kompleks fotosintesis oleh cahaya. -karoten biasanya digunakan sebagai
suplemen nutrisi maupun prekursor vitamin A. -karoten meningkatkan efikasi
kemoterapi dan radiasi pada kultur sel kanker manusia maupun hewan percobaan
C. Gel
Gel merupakan bentuk sediaan semisolid yang mengandung larutan
bahan aktif tunggal maupun campuran dengan pembawa senyawa hidrofilik atau
hidrofobik atau dapat pula didefinisikan gel sebagai sistem dua komponen dari
sediaan semipadat yang kaya akan cairan (Barry, 1983 ; Anonim, 1994).
Gel digolongkan berdasarkan 2 sistem klasifikasi. Sistem klasifikasi
pertama membagi gel menjadi inorganik dan organik. Inorganik gel pada
umumnya berupa sistem 2 fase, sedangkan organik gel berupa sistem 1 fase.
Klasifikasi yang kedua membagi gel menjadi hidrogel dan organogel. Hidrogel
mengandung bahan-bahan yang terdispersi sebagai koloid atau larut dalam air
(Allen, 2002), sedangkan organogel mengandung pelarut non aqueous sebagai
fase kontinyu (Zatz, Berry, dan Alderman, 1996).
Hidrogel adalah sediaan semisolid yang mengandung material polimer
yang mempunyai kemampuan untuk mengembang dalam air tanpa larut dan bisa
menyimpan air dalam strukturnya. Hidrogel merupakan sistem yang menyebabkan
air tidak bisa bergerak karena adanya polimer tidak larut. Salah satu alasan
disukainya hidrogel sebagai komponen dari sistem penghantaran dan pelepasan
obat adalah kompatibilitasnya yang relatif baik dengan jaringan biologis. Polimer
yang digunakan dalam hidrogel terhidrolisis lambat dan secara bertahap
melepaskan obat bebas (Zatz and Kushla, 1996). Gel merupakan sistem
penghantaran obat yang sempurna untuk cara pemberian yang beragam dan
D. Gelling Agent
H2 C
H C
COOH n
Gambar 2. Struktur umum carbomer (Anonim, 2001)
Carbopol® (carbomer) adalah polimer sintetik asam akrilat yang
memiliki berat molekul besar, berupa serbuk putih dan halus, memiliki bau yang
khas, mudah terion, sedikit asam, higroskopis, terdispersi dalam air
(menghasilkan pH 2,8 – 3,2), tetapi tidak larut dalam air dan sebagian besar
pelarut (Anonim, 2001; Zatz dan Kushla, 1996). Dalam bentuk netral, carbopol
larut dalam air, alkohol, dan gliserin serta akan membentuk gel yang jernih dan
stabil. Pada larutan asam (pH 3,5 – 4,0) dispersi carbopol menujukkan viskositas
yang rendah hingga sedang dan pada pH 5,0 – 10,0 akan menunjukkan viskositas
yang optimal. Pada pH di atas 10, struktur gel rusak dan viskositas menurun.
Dispersi carbomer akan meningkat viskositasnya seiring dengan peningkatan
konsentrasi polimer (Anonim, 2001).
Carbopol® 940 memiliki sifat pengental yang baik pada konsentrasi
tinggi serta menghasilkan gel yang jernih, sangat cocok digunakan pada kosmetik
dan sediaan topikal (Anonim, 2006). Larutan carbomer memiliki sifat alir
pseudoplastic, yaitu viskositas menurun seiring dengan kecepatan pencampuran
yang meningkat (Zatz dan Kushla, 1996).
Carbomer tidak diabsorpsi oleh jaringan tubuh karena memiliki berat
molekul yang besar. Uji klinis menunjukkan bahwa carbomer memiliki potensial
membuktikan bahwa carbomer aman digunakan sebagai bahan kosmetik
(Anonim, 2001 ; Anonim, 2006).
E. Humektan
Humektan adalah bahan dalam produk kosmetik yang dimaksudkan
untuk mencegah hilangnya lembab dari produk dan meningkatkan jumlah air
(kelembaban) pada lapisan kulit terluar saat produk digunakan (Loden, 2001).
Humektan membantu menjaga kelembaban kulit dengan cara menjaga kandungan
air pada lapisan stratum corneum serta mengikat air dari lingkungan ke kulit
(Rawlings, Harding, Watkinson, Chandar, dan Scott, 2002).
Gambar 3. Struktur sorbitol (Anonim, 1979)
Sorbitol merupakan serbuk, granul, atau serpihan berwarna putih, bersifat
higroskopik, berasa manis, biasanya meleleh pada suhu sekitar 96ºC. Larutan
sorbitol berupa cairan seperti sirup tidak berwarna, jernih, tidak memiliki bau
yang khas, dan bersifat netral (Anonim, 2000).
Sorbitol sangat tidak larut dalam pelarut organik. Sorbitol bersifat inert
dan dapat bercampur dengan bahan tambahan lainnya (Loden, 2001). Pada
konsentrasi tinggi, sorbitol berfungsi sebagai stabilizer untuk vitamin (Anonim,
1983). Sorbitol sering digunakan dalam kosmetik modern sebagai humectant dan
Gambar 4. Struktur Propilen Glikol (Anonim, 1995a)
Propilen glikol berupa cairan kental, jernih, tidak berwarna, rasa sedikit
tajam, dan higroskopik. Karena sifatnya yang higroskopik, maka sebaiknya
disimpan pada wadah yang tertutup rapat. Propilen glikol dapat campur dengan
air, alkohol, aseton, dan kloroform (Anonim, 1995a).
Propilen glikol digunakan sebagai gelling agent pada konsentrasi 1%
-5%, stabil pada pH 3-6 dan harus mengandung pengawet (Allen, 2002). Propilen
glikol merupakan bahan yang tidak berbahaya dan aman digunakan dalam produk
kosmetik dengan konsentrasi sampai 50% (Loden, 2001).
Fungsi propilen glikol adalah sebagai humectant, pelarut, dan plasticizer.
Fungsi lain propilen glikol adalah sebagai pengawet pada konsentrasi 15-30%,
hygroscopic agent, desinfektan, stabilizer vitamin, dan pelarut pengganti yang
dapat campur dengan air, misal pengganti gliserin (Anonim, 1983; Anger, Rupp,
& Lo, 1996).
F. Radikal Bebas dan Antioksidan
Radikal bebas adalah atom atau molekul (kumpulan atom) yang memiliki
elektron tidak berpasangan (unpaired electron). Reaktivitas radikal bebas
merupakan upaya untuk mencari pasangan elektron. Dampak kerjanya, akan
terbentuk radikal bebas baru yang berasal dari atom atau molekul yang
radikal bebas adalah protein, asam lemak tak jenuh, dan lipoprotein, serta unsur
DNA termasuk karbohidrat. Asam lemak tak jenuh adalah yang paling rentan
terhadap serangan radikal bebas (Winarsi, 2007).
Antioksidan merupakan senyawa pemberi elektron atau reduktan,
memiliki BM kecil, tetapi mampu menginaktivasi berkembangnya reaksi oksidasi
dengan cara mencegah terbentuknya radikal. Antioksidan juga merupakan
senyawa yang dapat menghambat reaksi oksidasi, dengan mengikat radikal bebas
dan molekul yang sangat reaktif. Akibatnya, kerusakan sel akan dihambat. Tubuh
manusia memiliki sistem antioksidan untuk menangkal reaktivitas radikal bebas.
Kelebihan jumlah senyawa oksigen reaktif akan menyerang komponen lipid,
protein, maupun DNA sehingga mengakibatkan kerusakan stres oksidatif
(Winarsi, 2007).
G. Sinar UV dan SPF (Sun Protection Factors)
Sinar matahari terdiri dari tiga kategori berdasarkan panjang
gelombangnya, yaitu UV, sinar tampak, dan infra merah. UV dekat dibedakan
menjadi tiga bagian, yaitu UVA (320 – 400 nm), UVB (290 – 320 nm), dan UVC
(200 – 290 nm). Sinar UVC memiliki panjang gelombang paling pendek sehingga
terserap seluruhnya di lapisan ozon. Sinar UVB memiliki panjang gelombang
yang lebih panjang daripada UVC sehingga masih dapat melewati lapisan ozon
sekitar 10%. Sinar UVA memiliki panjang gelombang yang paling panjang
sehingga sinar ini paling banyak mencapai permukaan bumi karena dapat
UVB merupakan sinar UV yang paling bertanggung jawab
mengakibatkan sunburn di kulit. Sinar ini hanya mampu menembus kulit sampai
pada lapisan epidermis. UVB akan merangsang sel melanosit untuk membentuk
melanin lebih banyak, akibatnya kulit akan menjadi lebih gelap yang sering
disebut terbakar, atau jika ukurannya sangat kecil biasa disebut titik atau flek
hitam (Anonim, 2005a).
Tingkat perlindungan (efektivitas) produk sunscreen terhadap sinar UV
dilihat dari nilai SPF (Sun Protection Factors). SPF dapat mengindikasikan
lamanya seseorang yang menggunakan sunscreen dapat bertahan di bawah sinar
matahari tanpa menimbulkan eritema sebagai salah satu akibat dari sunburn
(Anonim, 2007).
Kemanjuran suatu produk sunscreen dapat ditentukan dengan nilai SPF
(Sun Protection Factor) yang tercantum pada label kemasan. Semakin besar nilai
SPF, semakin besar pula perlindungan terhadap paparan radiasi UV yang dapat
diberikan (Stacener, 2006). SPF mengukur efektivitas sunscreen terhadap paparan
radiasi UVA dan UVB. SPF merupakan perbandingan antara jumlah radiasi UV
yang diperlukan untuk menghasilkan eritema (Minimal erythema dose = MED)
pada kulit yang terlindungi dengan kulit yang tidak terlindungi sunscreen.
SPF =
Metode in vitro untuk mencari nilai SPF merupakan hubungan antara SPF
− =
Io I
A log10 (2)
A = – log10
SPF 1
= log10 SPF (3)
(Walters et al., 1997)
H. Spektrofotometri UV–Vis
Spektrofotometri UV adalah anggota teknik spektroskopik yang
menggunakan sumber radiasi elektromagnetik ultraviolet dekat (190-380 nm)
dengan instrumen spektrofotometer. Spektrofotometri UV melibatkan energi
elektronik yang cukup besar pada molekul yang dianalisis sehingga
spektrofotometri UV lebih banyak dipakai untuk analisis kuantitatif dibandingkan
kualitatif. Analisis kuantitatif selalu melibatkan pembacaan serapan radiasi
elektromagnetik oleh molekul, atau radiasi elektromagnetik yang diteruskan, yang
disebut dengan serapan (A) tanpa satuan dan transmitan dengan satuan persen
(%T) (Mulja dan Suharman, 1995).
Pada analisis kuantitatif, pengukuran serapan dilakukan pada panjang
gelombang maksimum. Panjang gelombang maksimum merupakan panjang
gelombang dimana suatu senyawa memberikan absorbansi maksimum. Pada
panjang gelombang maksimum, perubahan absorbansi untuk tiap satuan
konsentrasi paling besar sehingga akan didapat kepekaan analisis yang maksimal
I. Metode Simplex Lattice Design
Menurut Amstrong dan James (1996) proporsi dari komponen X1,
X2,...,Xq yaitu : 0 ≤ Xi ≤ 1, di mana Xi merupakan banyaknya bilangan dari 1
sampai q. Jumlah proporsi dari komponen yang dicampurkan adalah:
X1+ X2 +...+ Xq = 1 (4)
Daerah di mana terdapat semua kemungkinan respon kombinasi disebut
dengan factor space. Factor space ditunjukkan dengan suatu penggambaran area
tempat semua titik kombinasi berada dan menghasilkan respon tertentu. Factor
space dirumuskan dengan q-1. Misalnya ada 2 komponen yang dicampurkan.
Maka factor space-nya adalah 2-1 = 1. Dimensi dari dua komponen yang
dicampurkan adalah 1, maka titik kombinasi berada pada suatu garis atau kurva
(gambar 5) (Amstrong dan James, 1996).
Gambar 5. Dimensi pencampuran dua komponen yaitu berupa garis atau kurva. Titik-titik respon hasil pengkombinasian berada di sepanjang garis atau kurva.
X1 dan X2 merupakan komponen yang dicampurkan
Respon untuk semua kombinasi dua komponen (X1 dan X2) dapat
diprediksi dengan persamaan Y= 1X1+ 2X2+ 12(X1)(X2), di mana Y merupakan
respon, X1 dan X2 merupakan proporsi komponen yang dicampurkan yang
dihitung dari hasil percobaan. Untuk mendapatkan persamaan di atas diperlukan
tiga titik desain atau tiga formula. Ketiga formula tersebut adalah menggunakan
100% komponen X1 (formula I), menggunakan 100% komponen X2 (formula II),
dan menggunakan 50% komponen A dan 50% komponen B (formula III).
J. Mikromeritik
Mikromeritik adalah ilmu dan teknologi tentang partikel kecil. Satuan
ukuran partikel yang sering dipakai dalam mikromeritik adalah mikrometer (µm).
Dalam bidang kefarmasian, informasi yang perlu diperoleh dari partikel yaitu (1)
bentuk dan luas permukaan partikel dan (2) ukuran partikel dan distribusi ukuran
partikel (Martin, 1993).
Metode mikroskopik merupakan metode sederhana yang hanya
menggunakan satu alat yaitu mikroskop yang bukan merupakan alat yang rumit
dan memerlukan penanganan khusus (Martin dan Bustamante, 1993). Bisa
menggunakan mikroskop biasa untuk pengukuran ukuran partikel yang berkisar
0,2µ m sampai 100µm. Dibawah mikroskop tersebut ditempat dimana partikel
terlihat diletakkan mikrometer untuk memperlihatkan ukuran partikel tersebut.
Partikel-partikel diukur sepanjang garis tetap yang dipilih secara sembarang. Garis
ini biasanya dibuat horizontal melewati pusat partikel (Martin, 1993). Kerugian
dari metode mikroskopik adalah bahwa garis tengah yang diperoleh hanya dua
dimensi dari partikel tersebut, yaitu dimensi panjang dan lebar. Tidak ada
perkiraan yang diperoleh untuk mengetahui ketebalan partikel dengan memakai
agar mendapatkan suatu perkiraan yang baik dari distribusi, sehingga metode ini
membutuhkan waktu dan ketelitian. Namun pengujian mikroskopik dari suatu
sampel harus selalu dilaksanakan bahkan jika digunakan metode analisis ukuran
partikel lainnya, karena adanya gumpalan dan partikel-partkel lebih dari satu
komponen seringkali bisa dideteksi dengan menggunakan metode mikroskopik
(Martin, 1993).
K. Keterangan Empiris
Radiasi sinar UV yang masuk sampai ke permukaan bumi (UVA dan
UVB) dapat menimbulkan efek yang berbahaya bagi tubuh. Salah satu langkah
untuk mengurangi efek ini adalah dengan menggunakan UV protection.
Senyawa karotenoid seperti beta karoten dalam wortel (Daucus carota,
L.) berperan penting sebagai prekursor vitamin A dan antioksidan. Beta karoten
sebagai antioksidan banyak digunakan untuk pencegahan dan pengobatan
penyakit yang berhubungan dengan stres oksidatif. Penggunaan wortel sebagai
minuman segar atau -karotendalam suplemen oral telah terbukti berperan dalam
mempertahankan sistem imun dan antioksidan, tetapi belum diketahui efikasinya
pada aplikasi topikal. Kandungan karotenoid akan lebih banyak terendapkan
apabila dilakukan sentrifugasi. Oleh karena itu, perlu dikembangkan sediaan
topikal endapan perasan wortel sebagai UV protection.
Produk UV protection yang baik seharusnya mudah dan praktis, nyaman,
aman, dan efektif saat digunakan. Oleh karena itu, diperlukan suatu bentuk
sediaan yang memenuhi persyaratan mutu. Penelitian ini membuat sediaan UV
Dalam penelitian ini dilakukan optimasi formula gel dengan bahan
endapan perasan wortel yang menggunakan propilen glikol dan sorbitol sebagai
humectant dengan metode simplex lattice design. Humektan dimaksudkan untuk
mencegah hilangnya lembab dari produk dan meningkatkan jumlah air
(kelembaban) pada lapisan kulit terluar saat produk digunakan (Loden, 2001).
Humektanmembantu menjaga kelembaban kulit dengan cara menjaga kandungan
air pada lapisan stratum corneum serta mengikat air dari lingkungan ke kulit
(Rawlings et al., 2002). Pemakaian kombinasi humektan dilakukan untuk
mendapatkan sediaan gel dengan sifat fisik yang baik. Sifat fisik dan stabilitas
formula dilihat dari formula yang memiliki daya sebar, viskositas, dan pergeseran
viskositas tertentu, dimana saat pengaplikasian pada kulit mampu menyebar
secara merata sehingga menjamin pemerataan dosis (efektif). Nilai SPF invitro
didapatkan melalui pengukuran serapan endapan perasan umbi wortel
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
A. Jenis Rancangan Penelitian
Penelitian ini merupakan rancangan eksperimental murni menggunakan
metode simplex lattice design dan bersifat eksploratif, yaitu mencari formula
optimum sediaan UV protection endapan perasan umbi wortel.
B. Variabel dalam Penelitian
1. Variabel bebas
Variabel bebas dalam penelitian ini adalah variasi komposisi humectant yaitu
sorbitol dan propilen glikol.
2. Variabel tergantung
Variabel tergantung dalam penelitian ini adalah sifat fisik gel yang meliputi
daya sebar, viskositas, dan pergeseran viskositas setelah penyimpanan selama
satu bulan.
3. Variabel pengacau terkendali
Variabel pengacau terkendali dalam penelitian ini adalah kecepatan dan lama
pengadukan, metode pembuatan gel.
4. Variabel pengacau tak terkendali
Variabel pengacau tak terkendali dalam penelitian ini adalah suhu dan
kelembaban ruangan.
C. Definisi Operasional
1. Endapan perasan umbi wortel adalah endapan perasan umbi wortel (juice)
hasil sentrifugasi 4000 rpm selama 15 menit yang telah diberikan pengawet
metil paraben 0,2%.
2. Sifat fisik gel adalah parameter yang digunakan untuk mengetahui kualitas
fisik gel, meliputi daya sebar, viskositas, dan pergeseran viskositas selama
penyimpanan satu bulan.
3. Daya sebar yang optimum adalah daya sebar geldengan diameter penyebaran
dengan range diameter 3 cm – 5 cm.
4. Viskositas optimum adalah viskositas yang mempunyai nilai berkisar antara
310 dPa.s sampai 320 dPa.s.
5. Pergeseran viskositas optimum adalah selisih viskositas gel setelah disimpan
selama 1 bulan ( 2) pada suhu kamar dengan viskositas segera setelah
pembuatan yang telah dirata-rata ( 1), dibandingkan dengan viskositas segera
setelah pembuatan. Pergeseran viskositas dihitung menurut rumus:
100%
-1 1 2
× =
as
viskosit (5)
Pergeseran viskositas yang optimum dalam penelitian ini adalah 5 %.
6. Komposisi optimum adalah range komposisi humektan yang menghasilkan
gel dengan daya sebar 3 cm – 5 cm, viskositas 310 dPa.s – 320 dPa.s, dan
7. Contour plot adalah profil respon daya sebar, viskositas, dan pergeseran
viskositas gel UV protection.
8. Contour plot superimposed adalah gabungan dari semua contour plot yang
dapat digunakan untuk menentukan ada tidaknya prediksi komposisi formula
optimum gel UV protection.
D. Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah perasan umbi wortel
(Daucus carota, L.), hexan (kualitas p.a.), aseton (kualitas p.a.), sorbitol (kualitas
farmasetis), propilen glikol (kualitas farmasetis), Carbopol® 940 (kualitas
farmasetis), aquadest, standar beta caroten E. Merck®, triethanolamine (TEA).
Alat yang digunakan pada penelitian ini adalah alat-alat gelas
(PYREX-GERMANY), juicer (Miyako), mixer (Phillips) dengan kecepatan 400 rpm,
Viscotester seri VT 04 (RION-JAPAN), Spectrophotometer UV–Vis GenesysTM
10 (THERMOSPECTRONIC-USA), Spectrophotometer UV–Vis Perkin-Elmer λ
20, lemari pendingin (Refrigerator Toshiba).
E. Tata Cara Penelitian
1. Ekstraksi beta karoten dalam endapan perasan umbi wortel (Daucus
carota, L.)
Dicuci bersih wortel segar dan dipotong – potong untuk
mempermudah proses, lalu ditimbang kurang lebih 1 kg wortel kemudian
Kemudian hasil saringan dipisahkan dengan sentrifugasi kecepatan 4000 rpm
selama 15 menit sehingga didapatkan filtrat dan endapan wortel. Diambil
bagian endapan sebagai zat aktif dari gel UV protection wortel.
Ditimbang seksama 0,50 gram endapan perasan wortel lalu dilarutkan
dengan 2 x 25 mL aseton dan distirrer dengan kecepatan 700 rpm selama 5
menit. Hasilnya disaring dengan kertas saring dan diletakkan dalam
Erlenmeyer. Sisa endapan ditambahkan 25 mL heksan dan distrirrer selama 1
menit. Fase aseton dihilangkan dengan 5 x 100 mL aquadest dalam corong
pisah 250 mL. Fraksi heksan (lapisan atas) diambil, lalu dimasukkan dalam
labu ukur 25 mL kemudian ditambahkan pelarut (aseton : heksan = 1:9)
sampai tanda (Anonim, 1995). Replikasi dilakukan sebanyak 3 kali.
2. Penetapan kadar beta karoten dalam endapan perasan wortel secara
spektrofotometri
a. Pembuatan larutan induk beta karoten
Ditimbang seksama 10,0 mg baku beta karoten, lalu masukkan ke
dalam beaker glass dan dilarutkan dengan pelarut aseton : heksan (1:9),
diaduk hingga larut sempurna. Kemudian dimasukkan ke dalam labu ukur
25 mL dan diencerkan dengan pelarut aseton : heksan (1:9) hingga tanda.
b. Pembuatan larutan intermediet beta karoten
Diambil 2,5 mL larutan induk beta karoten, lalu dimasukkan ke
dalam labu ukur 25 mL dan diencerkan dengan pelarut aseton : heksan
c. Pembuatan seri larutan baku beta karoten 2, 4, 6, 8, dan 10 ppm
Diambil 1,25; 2,50; 3,75; 5,00; dan 6,25 mL larutan intermediet
beta karoten, masing-masing dimasukkan ke dalam labu ukur 10 mL dan
diencerkan dengan pelarut aseton : heksan (1:9) hingga tanda.
d. Penentuan panjang gelombang maksimum baku beta karoten
Scanning serapan larutan baku beta karoten 2, 6, dan 10 ppm pada
panjang gelombang 390 – 500 nm. Tentukan panjang gelombang saat
serapan maksimum beta karoten dari spektrogram yang diperoleh. Panjang
gelombang saat serapan maksimum ditandai dengan nilai serapan yang
paling besar.
e. Pengukuran seri larutan baku beta karoten
Seri larutan baku beta karoten 2, 4, 6, 8, dan 10 ppm diukur pada
panjang gelombang maksimum yang didapat, dimulai dari konsentrasi
yang paling kecil. Kemudian dibuat persamaan regresi linier antara
konsentrasi dengan absorbansi (Y = bX + a).
f. Penetapan kadar beta karoten dalam endapan perasan wortel
Pengukuran absorbansi sampel endapan perasan wortel dari hasil
ekstraksi diukur pada panjang gelombang serapan maksimum. Kadar beta
karoten dalam endapan perasan wortel dihitung berdasarkan persamaan
3. Prediksi nilai SPF endapan perasan wortel pada spektra UV
a. Scanning serapan pada panjang gelombang 365 nm
Timbang 0,04 g endapan perasan wortel. Larutkan dalam
kloroform hingga 25 mL, kemudian diukur serapannya pada panjang
gelombang 365 nm.
b. Penentuan dan pengukuran serapan ekstrak endapan
Dari hasil scanning serapan pada 365 nm, serapan yang didapat
dihitung sebagai nilai SPF, menggunakan rumus:
T
4. Optimasi proses pembuatan gel UV protection
a. Formula Clear Aqueous Gel with Dimethicone (Allen, 2005)
Water 59,8 %
Carbomer 934 0,5 %
Triethanolamine 1,2
Glyceryn 34,2
Propylene glycol 2,0
Dalam optimasi formula ini dilakukan modifikasi formula dengan
variasi komposisi humektan menggunakan metode Simplex Lattice Design.
Formula yang diperoleh untuk 100 g gel adalah sebagai berikut:
Tabel I. Formula Simplex Lattice Design
Formula I II III IV V
Sorbitol 48 g 36 g 24 g 12 g 0
Propilen glikol 0 12 g 24 g 36 g 48 g
Carbopol® 940 1 g 1 g 1 g 1 g 1 g
Trietanolamin 0,5 g 0,5 g 0,5 g 0,5 g 0,5 g
Aquadest 50,34 g 50,34 g 50,34 g 50,34 g 50,34 g
Endapan perasan
wortel 0,16 g 0,16 g 0,16 g 0,16 g 0,16 g
b. Pembuatan gel
Carbopol dimasukkan ke dalam aquadest dan diaduk dengan kecepatan
400 rpm selama 10 menit (campuran 1). Di tempat yang berbeda, campur
humektan propilen glikol dan sorbitol menggunakan mixer dengan
kecepatan 200 rpm selama 5 menit (campuran 2). Masukkan campuran 2
ke dalam campuran 1 sambil terus diaduk sampai homogen dengan
kecepatan 400 rpm selama 5 menit. Tambahkan pula endapan perasan
umbi wortel yang digunakan. Terakhir tambahkan trietanolamin yang ada.
5. Uji sifat fisik dan stabilitas gel UV protection endapan perasan wortel
a. Uji daya sebar
Uji daya sebar sediaan gel UV protection perasan umbi wortel dilakukan
48 jam setelah pembuatan dengan cara : gel ditimbang seberat 0,5 gram,
diletakkan di tengah kaca bulat berskala. Di atas gel diletakkan kaca bulat
kemudian dicatat diameter penyebarannya (Garg, Aggarwal, dan Singla,
2002).
b. Uji viskositas
Pengukuran viskositas menggunakan alat Viscotester Rion seri VT 04
dengan cara : gel dimasukkan dalam wadah dan dipasang pada portable
viscotester. Viskositas gel diketahui dengan mengamati gerakan jarum
penunjuk viskositas. Uji ini dilakukan dua kali, yaitu (1) 48 jam setelah gel
selesai dibuat dan (2) setelah disimpan selama 1 bulan untuk uji stabilitas
(Instruction Manual Viscotester VT-03E/VT-04E).
6. Uji Mikromeritik
Penentuan ukuran partikel dengan metode mikroskopi, dengan alat mikroskop.
Sebelum pengukuran terlebih dahulu dilakukan kalibrasi lensa mikroskop.
Pengamatan ukuran partikel sebanyak 500 partikel dari gel UV protection
(Martin, 1993).
F. Analisis Hasil
Data daya sebar, viskositas, dan pergeseran viskositas yang terkumpul
dianalisis dengan pendekatan Simplex Lattice Design untuk menghitung koefisien
a, b, ab sehingga didapatkan persamaan Y= a(XA) + b(XB) + ab(XA) (XB). Dari
persamaan ini didapatkan profil sifat fisik untuk menentukan formula yang paling
optimal. Data kuantitatif yang diperoleh dari uji sifat fisik dianalisis secara
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Pembuatan Endapan Perasan Umbi Wortel
Umbi wortel (Daucus carota, L.) dipilih berdasarkan bentuk dan ukuran
yang seragam. Wortel dicuci bersih di bawah air mengalir untuk menghilangkan
kotoran-kotoran yang masih menempel. Setelah kering, wortel dipotong – potong
untuk mempermudah proses, lalu ditimbang kurang lebih 1 kg wortel kemudian
dijus menggunakan juicer. Hasil jus disaring menggunakan saringan teh.
Penyaringan bertujuan memisahkan ampas-ampas kasar hasil juice. Kemudian
hasil saringan dipisahkan dengan sentrifugasi kecepatan 4000 rpm selama 15
menit sehingga didapatkan filtrat dan endapan wortel. Diambil bagian endapan
sebagai bahan aktif dari gel UV protection wortel.
B. Ekstraksi Beta Karoten dalam endapan Perasan Wortel
Prosedur kerja ekstraksi beta karoten dalam sayuran segar berdasarkan
AOAC dengan modifikasi. Pelarut yang digunakan adalah perbandingan aseton :
heksan (1:9). Heksan bersifat non polar seperti beta karoten sehingga beta karoten
tertarik ke dalam fraksi heksan. Sampel endapan wortel diekstrak dengan 2 x 25
mL aseton dan 25 mL heksan. Hasil ekstraksi disaring dan ditampung dalam
Erlenmeyer. Aseton digunakan untuk menyari senyawa polar, sedangkan heksan
digunakan untuk menyari senyawa non polar yang terdapat di dalam endapan
perasan wortel.
Fase aseton dihilangkan dengan pencucian aquadest dalam corong pisah,
penggojogan selama 2 menit karena fase aseton akan larut ke air, sedangkan yang
tersisa hanya fraksi heksan saja. Kemudian fraksi heksan diambil dan
ditambahkan pelarut aseton : heksan (1:9) sampai tanda. Hal ini bertujuan
penyeragaman volume dalam perhitungan kadar, kemudian ditetapkan kadar beta
karoten menggunakan spektrofotometri visibel.
C. Penetapan Kadar Beta Karoten dalam Endapan Perasan Wortel
Penetapan kadar beta karoten bertujuan mengetahui kadar beta karoten
dalam endapan perasan wortel. Beta karoten digunakan sebagai senyawa identitas
dari wortel. Sebagai standar digunakan beta karoten dari E Merck®. Panjang
gelombang maksimum adalah panjang gelombang dimana senyawa memberikan
serapan paling besar. Scanning dilakukan pada konsentrasi 2 ppm, 6 ppm, dan 10
ppm dengan Spektrofotometer Genesis 10, diperoleh panjang gelombang serapan
maksimum beta karoten 452 nm.
Panjang gelombang serapan maksimum beta karoten dalam aseton :
heksan (1:9) adalah 436 nm (Anonim, 1995b). Perbedaan panjang gelombang
yang diperoleh ini dapat dikarenakan adanya perbedaan kondisi percobaan yang
Tabel II. Kurva baku beta karoten dengan Spektrofotometer Genesis10
Replikasi I Replikasi II Replikasi III
Kadar
Persamaan ketiga kurva baku memiliki nilai regresi lebih besar daripada
r tabel dengan taraf kepercayaan 95%. Dapat disimpulkan bahwa ketiga
persamaan linier. Persamaan yang digunakan adalah y = 0,15912 x – 0,0761
karena memiliki nilai r paling mendekati ±1.
Kurva Baku Beta Karoten replikasi II
y = 0,1591x - 0,0761
Gambar 6. Kurva baku Beta Karoten I
Penetapan kadar beta karoten dalam endapan perasan wortel
menggunakan panjang gelombang 452 nm. Dari perhitungan diperoleh kadar beta
karoten rata-rata dalam 1 gram endapan perasan wortel sebesar 1,62329 ±
Tabel III. Jumlah beta karoten dalam 1 g endapan perasan wortel dengan Spektrofotometer Genesis10
Replikasi Jumlah beta karoten (mg) x ± SD CV (%)
1 1,59913
2 1,64768
3 1,64307
1,62329 ± 0,02230 1,37351
D. Penetapan Nilai SPF
Nilai SPF menggambarkan kemampuan suatu produk melindungi kulit
dari eritema yang disebabkan paparan sinar matahari (Stanfield, 2003). Penetapan
nilai SPF dilakukan dengan menghubungkan antara serapan dan SPF.
Dalam penetapan nilai SPF dilakukan tahap scanning panjang
gelombang dan penetapan konsentrasi untuk SPF sediaan. Scanning tersebut
bertujuan melihat serapan endapan perasan wortel pada range panjang gelombang
UV. Dari hasil scanning diketahui bahwa endapan perasan wortel memberikan
serapan pada range panjang gelombang UV 250 – 400 nm sehingga endapan
perasan wortel ini dapat digunakan sebagai UV protection.
Gambar 8. Scanning panjang gelombang baku beta karoten, pelarut kloroform
Penetapan konsentrasi untuk SPF sediaan menggunakan rumus hubungan
antara serapan dengan SPF menurut Walters (1997) :
=
SPF 1 log
-A 10 = log10SPF
Penetapan nilai SPF dilakukan dengan mengukur serapan endapan perasan
wortel dalam pelarut kloroform pada panjang 365 nm. Pemilihan panjang
gelombang 365 nm disesuaikan dengan lampu UV untuk uji efikasi gel UV
protection endapan perasan umbi wortel secara in vivo. Beta karoten sangat larut
dalam kloroform, UV cut off kloroform di bawah 250 nm (Anonim, 1989)
sehingga pelarut kloroform tidak akan mengganggu serapan beta karoten pada
scanning panjang gelombang 250 – 400 nm.
Nilai SPF dibuat mendekati 15 agar dapat memberikan proteksi terhadap
sunburning. Kadar beta karoten 64,93160 ppm memberikan nilai SPF yang
diinginkan yaitu 11,924. Dalam 1 gram endapan perasan wortel terdapat beta
Tabel IV. Hasil Pengukuran SPF endapan perasan wortel
Serapan (A) SPF
Replikasi Replikasi
Kadar beta karoten
(ppm) 1 2 3 1 2 3
SPF
rata-rata
51,94528 0,919 0,985 0,904 8,299 9,661 8,017 8,659
64,93160 1,152 1,038 1,028 14,191 10,914 10,666 11,924
Jumlah endapan dalam 200 g sediaan gel UV protection endapan perasan
wortel untuk menghasilkan SPF 11,924 adalah 8 gram. Sediaan gel UV protection
endapan perasan wortel yang dihasilkan kurang baik dan tidak acceptable secara
estetika karena warna sediaan gel yang terlalu pekat. Untuk menghasilkan sediaan
gel yang acceptable, maka nilai SPF diturunkan sehingga jumlah beta karoten
pada endapan perasan wortel diturunkan menjadi 0,32 gram dalam 200 g sediaan
gel dengan nilai SPF invitro menjadi 1,328.
Penetapan kadar beta karoten selalu dilakukan untuk mendapatkan jumlah
endapan yang akan dimasukkan dalam formula. Hal ini dilakukan karena kadar
beta karoten pada setiap wortel berbeda sehingga harus diketahui jumlah beta
karoten yang dimasukkan ke dalam formula.
Gambar 9. Scanning panjang gelombang larutan baku beta karoten
Scanning dilakukan pada konsentrasi 2 ppm, 6 ppm, dan 10 ppm
menggunakan Spektrofotometer UV-Vis Perkin-Elmer λ 20, diperoleh panjang
gelombang serapan maksimum beta karoten 452,2 nm.
Tabel V. Kurva baku beta karoten dengan Spektrofotometer UV-Vis Perkin-Elmer λλλλ 20
Replikasi I Replikasi II Replikasi III
Kadar
Persamaan ketiga kurva baku memiliki nilai regresi lebih besar daripada r
tabel dengan taraf kepercayaan 95%. Dapat disimpulkan bahwa ketiga persamaan
linier. Persamaan yang digunakan adalah y = 0,15927 x + 0,00890 karena
memiliki nilai r paling mendekati ±1.
Kurva Baku Beta Karoten replikasi I
y = 0,1593x + 0,0089
Tabel VI. Jumlah beta karoten dalam 1 g endapan
Replikasi Jumlah beta karoten (mg) x ± SD CV (%)
1 1,79115
2 1,81312
3 1,75820
1,78749 ± 0,02764 1,54630
Pada penelitian, jumlah beta karoten dalam sediaan gel untuk filtrat dan
endapan dibuat setara untuk menyamakan jumlah beta karoten yang ada pada
sediaan gel filtrat dan endapan perasan wortel. Dengan demikian, endapan perasan
wortel yang dibutuhkan dalam 100 g gel adalah 0,16 g dengan nilai SPF 1,328.
E. Sifat Fisik dan Stabilitas Gel
Sifat fisik yang diukur dari sediaan gel UV protection ini adalah daya
sebar dan viskositas. Stabilitas sediaan dilihat dari pergeseran viskositas setelah
gel disimpan selama satu bulan. Pengukuran daya sebar dilakukan dengan
mengukur diameter penyebaran gel rata-rata pada 6 kali pengukuran pada kaca
bulat berskala. Gel diletakkan diatas kaca bulat berskala kemudian ditutup dengan
kaca bulat lainnya dan diberi beban sehingga total massa beban penutup 125
gram. Satu menit kemudian, dilakukan pengukuran diameter penyebaran gel.
Daya sebar yang baik menjamin pemerataan gel saat diaplikasikan pada kulit.
Nilai daya sebar yang direkomendasikan untuk sediaan semistiff yaitu 5 cm.
Semakin besar daya sebar, maka viskositas sediaan semipadat semakin kecil
(Garg et al., 2002). Daya sebar yang diinginkan adalah 3 – 5 cm.
Pengukuran viskositas segera setelah pembuatan sediaan menunjukkan
selama satu bulan menunjukkan kestabilan gel. Apabila tidak terjadi pergeseran
viskositas setelah penyimpanan, dapat dikatakan gel memiliki stabilitas yang baik.
Pengukuran dilakukan dengan alat Viscotester seri VT 04 (RION-JAPAN)
dan dilakukan 48 jam setelah pembuatan gel agar pengukuran viskositas tidak
dipengaruhi oleh proses pembuatan gel karena sifat pseudoplastic gel sehingga
konsistensi gel lebih stabil dibandingkan dengan pengukuran viskositas langsung
setelah pembuatan. Viskositas yang diinginkan adalah 310 – 320 dPa.s. Persen
pergeseran viskositas gel yang diinginkan sebesar < 5%.
Tabel VII. Hasil pengukuran sifat fisik gel
Formula Daya Sebar
(cm)
dapat menyebar dengan baik pada kulit. Daya sebar merupakan karakteristik
penting dalam formulasi dan berperan dalam kemudahan pengaplikasian,
pengeluaran dari wadah, dan paling penting dalam mempengaruhi penerimaan
nilai viskositas suatu formula. Semakin rendah nilai viskositasnya, maka daya
sebar suatu formula semakin tinggi.
Dari hasil penelitian diperoleh (tabel VII) formula gel dengan daya sebar
terbesar adalah formula IV (75% propilen glikol: 25% sorbitol), sedangkan daya
sebar terkecil adalah formula I (100% sorbitol). Dilihat dari nilai daya sebar
sorbitol yang rendah, maka dengan adanya kombinasi dengan propilen glikol
diharapkan daya sebarnya menjadi lebih tinggi.
2.Viskositas
Hasil penelitian didapatkan viskositas terbesar adalah formula III (50%
propilen glikol : 50% sorbitol), sedangkan viskositas terkecil adalah formula IV
(75% propilen glikol: 25% sorbitol). Dengan adanya kombinasi propilen glikol
dan sorbitol ini, nilai viskositas dapat sesuai dengan yang diharapkan.
Propilenglikol cenderung memiliki viskositas yang tinggi sehingga kurang
nyaman saat diaplikasikan dan sorbitol bersifat lebih higroskopis sehingga dapat
menurunkan viskositas sediaan gel. Nilai simpangan deviasi (SD) tiap formula
sangat besar kemungkinan dikarenakan pada percobaan tidak dilakukan
replikasi, tetapi hanya pengulangan pada bahan formula yang sama atau dapat
dikarenakan sifat gel yang pseudoplastik dimana gel akan semakin encer dengan
adanya peningkatan shearing stress.
Apabila dihubungkan viskositas dengan daya sebar, seharusnya semakin
tinggi viskositas, maka gel akan sukar menyebar, sedangkan jika semakin
rendah viskositas, maka gel akan semakin mudah menyebar saat dioleskan ke
IV (75% propilen glikol : 25% sorbitol) gel dengan viskositas paling rendah,
memiliki daya sebar paling besar.
3.Pergeseran Viskositas
Dari hasil penelitian diperoleh (tabel VII) formula gel dengan persen
pergeseran terkecil adalah formula IV (75% propilen glikol : 25% sorbitol),
sedangkan persen pergeseran terbesar adalah formula III (50% propilen glikol :
50% sorbitol). Adanya penambahan komposisi tertentu propilen glikol membuat
pergeseran viskositas gel lebih kecil, jika dibandingkan dengan penggunaan
sorbitol atau propilen glikol saja. Formula IV paling stabil dibandingkan dengan
formula lain, jika dilihat dari persen pergeseran viskositasnya setelah
penyimpanan 1 bulan.
Nilai simpangan deviasi (SD) tiap formula cukup besar kemungkinan
dikarenakan perhitungan persen pergeseran viskositas mengacu pada viskositas
gel awal atau juga dikarenakan sifat gel yang pseudoplastik dimana gel akan
semakin encer dengan adanya peningkatan shearing stress.
Informasi mengenai pH sediaan gel UV protection endapan perasan wortel
dapat dilihat pada tabel berikut :
Tabel VIII. Uji pH gel UV protection
Formula I II III IV V
Nilai pH 5,58 5,81 5,59 5,53 5,79
Nilai pH sediaan berkisar antara 5,53 – 5,81 dimana pH tersebut
Sulistyarini, 2000) sehingga sediaan gel UV protection tersebut acceptable dan
tidak akan mengiritasi kulit. Stabilitas karotenoid berada pada rentang pH 2 – 8
(Knehr, 2006). Nilai pH untuk menghasilkan viskositas dan kejernihan yang
acceptable dimulai dari pH 4,5-5 dan dapat mencapai pH 11 (Allen, 2005).
F. Uji Mikromeritik Gel
Uji mikromeritik bertujuan melihat ukuran partikel endapan perasan
wortel apakah sesuai dengan persyaratan untuk sediaan topikal. Ukuran partikel
untuk sediaan topikal harus seragam, sekurang-kurangnya lolos ayakan No.
100-mesh (149 µ m). Ukuran partikel harus kecil dimana tidak akan mengiritasi bila
diaplikasikan ke kulit (Allen, 2002). Dari hasil pengamatan, rata-rata ukuran
partikel endapan perasan wortel adalah 10,74 µm, berarti standar ukuran partikel
untuk sediaan topikal telah terpenuhi.
Tabel IX. Hasil pengukuran partikel gel UV protection
Formula III Percobaan
diameter terkecil 2,50
diameter terbesar 31,25
frekuensi 500
diameter rata-rata (µm) 10,74
modus 6,8135
Grafik distribusi partikel (gambar 9) akan mempermudah dalam melihat
Grafik Distribusi Partike l
Gambar 11. Grafik distribusi ukuran partikel gel UV protection endapan perasan wortel
G. Optimasi Formula
Setelah dilakukan uji sifat fisik dan stabilitas gel, selanjutnya dilakukan
optimasi formula berdasarkan contour plot dari persamaan simplex lattice design.
Optimasi formula dilakukan untuk mendapatkan formula yang optimum, yaitu
formula yang memenuhi karakteristik bentuk sediaan yang baik sesuai dengan
yang dikehendaki. Dari grafik SLD sifat fisik dan stabilitas dapat ditentukan
komposisi optimum berdasarkan respon yang dikehendaki. Untuk mendapatkan
komposisi optimum formula gel UV protection, contour plot masing-masing uji
digabungkan dalam contour plot super imposed.
Optimasi formula gel UV protection meliputi sifat fisik, yaitu daya sebar
dan viskositas serta stabilitas yang dilihat dari pergeseran viskositas setelah
penyimpanan selama satu bulan. Viskositas yang tinggi mempersulit pengemasan
maupun pengeluaran sediaan dari pengemasnya. Daya sebar yang rendah dapat
mempersulit pemerataan sediaan pada saat aplikasi. Formula optimum gel
sunscreen yang didapat dari hasil optimasi diharapkan memiliki viskositas yang
terhadap stabilitas, diharapkan pergeseran viskositas yang terjadi adalah
seminimal mungkin.
Analisis yang dilakukan meliputi analisis simplex lattice design dan
analisis statistik uji–F dengan taraf kepercayaan 95%. Simplex lattice design untuk
mengetahui persamaan dari hasil percobaan sifat fisik dan stabilitas, sedangkan
uji-F dilakukan untuk mengetahui apakah persamaan SLD tersebut regresi dengan
data pengamatan atau tidak. Persamaan yang regresi digunakan untuk menentukan
daerah optimum.
1. Daya Sebar
Persamaan simplex lattice design daya sebar gel yang diperoleh adalah
Y= 3,68 (X1) + 4,10 (X2) + 1,03 (X1)(X2). Setelah diuji regresi dengan analisis
statistik varian F ternyata nilai Fhitung (18,7698) lebih besar dari Ftabel (3,3541)
sehingga dapat disimpulkan bahwa respon yang didapatkan dari persamaan
garis, regresi secara statistik dengan respon pengamatan dimana simpangan
antar formula lebih besar daripada simpangan dalam formula masing-masing.
Tabel X. Hasil perhitungan uji F untuk daya sebar gel
SS Derajat bebas Mean of square F hitung
regresi 1,00141 2 0,500705
residual 0,72026 27 0,026676
total 1,72167 29
18,7695
Gel diharapkan dengan mudah menyebar luas tanpa tekanan yang
besar. Pada penelitian ini, formula gel yang optimal diharapkan memiliki daya
sebar yang tidak terlalu kecil juga tidak terlalu besar agar mudah untuk
dioleskan pada kulit. Variasi komposisi propilen glikol dan sorbitol yang
