NANOPARTIKEL EKSTRAK KULIT BAWANG MERAH
(
Allium cepa
) SEBAGAI INHIBITOR TIROSINASE
NANOPARTIKEL EKSTRAK KULIT BAWANG MERAH
(
Allium cepa
) SEBAGAI INHIBITOR TIROSINASE
GESA AMARINTA
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul “Nanopartikel Ekstrak Kulit Bawang Merah (Allium cepa) sebagai Inhibitor Tirosinase” adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.
Bogor, Januari 2015
Gesa Amarinta
ABSTRAK
GESA AMARINTA. Nanopartikel Ekstrak Kulit Bawang Merah (Allium cepa) sebagai Inhibitor Tirosinase. Dibimbing oleh ETI ROHAETI dan IRMANIDA BATUBARA.
Kulit bawang merah (Allium cepa) diketahui berpotensi sebagai inhibitor tirosinase, namun beraroma tidak sedap. Penelitian ini bertujuan mengurangi kelemahan tersebut dan mendapatkan nanopartikel lipid padat (NLP) ekstrak kulit bawang merah sebagai inhibitor tirosinase. Nanopartikel lipid padat dibuat pada konsentrasi ekstrak kulit bawang merah 0.10% dan 1.00%. Diperoleh ukuran partikel dengan konsentrasi 0.10% dan 1.00%, yaitu masing-masing 203 nm dan 251 nm. Nilai IC50 inhibitor tirosinase pada Ac-NLP 1.00% sebesar 6075 μg/mL, nilai IC50 penangkapan radikal bebas DPPH pada Ac-NLP 0.10% dan 1.00% sebesar 11453 μg/mL dan 1366 μg/mL. Potensi Ac-NLP dibandingkan dengan produk pemutih kulit komersial, diperoleh nilai IC50 inhibitor tirosinase dan penangkapan radikal bebas DPPH masing-masing 14464 μg/mL dan 13920
μg/mL. Dari data yang diperoleh dapat disimpulkan bahwa Ac-NLP 1.00% yang terbentuk cukup baik bila diaplikasikan sebagai produk kosmetik pemutih kulit.
Kata Kunci: antioksidan, inhibitor tirosinase, kulit bawang merah, nanopartikel lipid padat.
ABSTRACT
GESA AMARINTA. Nanoparticles from Shallot Peel (Allium cepa) Extract as Tyrosinase Inhibitor. Supervised by ETI ROHAETI and IRMANIDA BATUBARA.
Shallot (Allium cepa) peels has been known as a potential tyrosinase inhibitor, however, it has objectionable odor. The study aims to reduce this weakness and to obtain extracts of solid liquid nanoparticle (SLN) shallot peel as tyrosinase inhibitor. The solid lipid nanoparticle was prepared at concentration of shallot peel extract 0.10% and 1.00%. From the experiment, the particle sizes of 0.10% and 1.00% concentrations were 203 nm and 251 nm respectively. Tyrosine inhibitor resulted IC50 value of 1.00% Ac-SLN was 6075 μg/mL. The IC50 of DPPH free radical scavenging by Ac-SLN 0.10% and 1.00% were 11453 μg/mL dan 1366 μg/mL respectively. By comparing with a commercial cosmetic product, the tyrosin inhibitor gave IC50 value and DPPH free radical scavenging were 14464 μg/mL and 13920 μg/mL, respectively. It can be concluded that the Ac-NLP 1.00% were sufficiently effective as a skincare cosmetic whitening product.
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains
pada
Departemen Kimia
NANOPARTIKEL EKSTRAK KULIT BAWANG MERAH
(
Allium cepa
) SEBAGAI INHIBITOR TIROSINASE
GESA AMARINTA
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR
Judul Skripsi : Nanopartikel Ekstrak Kulit Bawang Merah (Allium cepa) sebagai Inhibitor Tirosinase
Nama : Gesa Amarinta NIM : G44124015
Disetujui oleh
Dr Eti Rohaeti, MS Pembimbing I
Dr Irmanida Batubara, MSi Pembimbing II
Diketahui oleh
Prof Dr Dra Purwantiningsih Sugita, MS Ketua Departemen
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan hadirat Allah SWT atas segala rahmat, nikmat, karunia, dan ridho-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan
penyusunan karya ilmiah dengan judul “Nanopartikel Ekstrak Kulit Bawang
Merah (Allium cepa) sebagai Inhibitor Tirosinase”. Karya ilmiah ini disusun berdasarkan penelitian yang dilaksanakan pada bulan Februari 2014 hingga Oktober 2014 di Laboratorium Kimia Analitik dan Laboratorium Biomaterial Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor, dan Pusat Studi Biofarmaka IPB, Bogor.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Dr Eti Rohaeti, MS dan Dr Irmanida Batubara, MSi selaku pembimbing yang telah memberikan arahan, bimbingan, motivasi, dan doa selama penelitian. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Pusat Studi Biofarmaka dan pemberi bantuan dana kegiatan BOPTN PSB tahun 2014 Program Penguatan dan Upaya Menjaga Kesinam-bungan Program LITBANG RAP Pusat Unggulan.
Ucapan terima kasih juga penulis sampaikan pada kedua orang tua dan adik yang telah memberikan doa, semangat, kasih sayang, dan dukungan selama masa studi hingga proses penyusunan karya ilmiah ini. Ucapan terima kasih juga penulis sampaikan kepada Jasika Gita Pramesti, Nurul Sri Wulandari dan staf Kependidikan Laboratorium Kimia Analitik, yaitu Bapak Eman Suherman dan Ibu Nunung yang turut membantu dan memberikan semangat selama penelitian berlangsung. Semoga Allah SWT memberikan balasan atas segala amal yang diperbuat dan senantiasa menyertai hamba-Nya dengan kasih dan sayang-Nya.
Semoga karya ilmiah ini dapat memberikan manfaat.
Bogor, Januari 2015
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL vi
DAFTAR GAMBAR vi
DAFTAR LAMPIRAN vi
PENDAHULUAN 1
METODE 2
Alat dan Bahan 2
Prosedur Penelitian 3
HASIL DAN PEMBAHASAN 6
Kadar Air 6
Ekstraksi Kulit Bawang Merah 6
KLT dan Flavonoid Total 7
Pembuatan Nanopartikel Lipid Padat 8
Flavonoid Total Ac-NLP dan Analisis Ukuran Partikel 9 Aktivitas Inhibitor Tirosinase dan Antioksidan 9
SIMPULAN DAN SARAN 12
Simpulan 12
Saran 12
DAFTAR PUSTAKA 12
LAMPIRAN 15
DAFTAR TABEL
1 Ukuran partikel Ac-NLP 9
2 Aktivitas tirosinase asam kojat, ekstrak kulit bawang merah, dan Ac-NLP 10
3 Nilai IC50 penangkapan radikal bebas DPPH 11
4 Nilai IC50 inhibitor tirosinase dan penangkapan radikal bebas DPPH 12
DAFTAR GAMBAR
1 Struktur kimia kuersetin 4’-O-β-D-glukopiranosida 2
2 Bawang merah 6
3 Kromatogram KLT ekstrak kulit bawang merah pada eluen tunggal (A) (1) metanol, (2) n-heksan, (3) klorofom, (4) etil asetat, (5) aseton, (6) eter,
(7) etanol, dan campuran (B) n-heksana:etil asetat perbandingan (1:9-7:3) 7 4 Emulsi (a) Ac-NLP 0.01%, (b) Ac-NLP 0.10%, dan (c) Ac-NLP 1.00% 8
5 Skema pembentukan melanin 10
DAFTAR LAMPIRAN
1 Diagram alir penelitian 15
2 Hasil determinasi kulit bawang merah 16
3 Kadar air dan % rendemen ekstrak kulit bawang merah 17 4 Kadar flavonoid total ekstrak kasar kulit bawang merah 18 5 Kadar flavonoid total nanopartikel lipid padat ekstrak kulit bawang merah 19 6 Perhitungan IC50 asam kojat, ekstrak kasar kulit bawang merah, Ac-NLP,
dan produk komersial 21
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Era globalisasi menuntut seseorang untuk dapat berkomunikasi dengan banyak orang, sehingga saat ini banyak orang yang sangat memperhatikan penampilannya. Salah satu faktor pendukung penampilan seseorang adalah kondisi kulitnya. Indonesia merupakan negara tropis yang kaya akan paparan sinar matahari. Paparan sinar matahari (sinar UV) dalam waktu yang lama dengan frekuensi yang sering serta dengan bantuan biokatalis (enzim) dapat meningkatkan sintesis melanin di kulit dan menyebabkan penumpukan melanin pada lapisan epidermal (hiperpigmentasi) (Mahardika 2012).
Melanin merupakan pigmen yang memberikan warna pada kulit, rambut, dan sel-sel tumor tertentu. Pembentukan melanin dikulit dapat dikurangi dengan melakukan penghambatan terhadap aktivitas enzim tirosinase (Lloyd et al. 2011). Enzim tirosinase atau fenol oksidase merupakan biokatalis utama yang terlibat dalam biosintesis melanin. Biosintesis melanin oleh enzim tirosinase dilakukan dengan mengatalisis orto-hidroksilasi tirosin menjadi 3,4-dihidroksifenilalanina atau DOPA (monofenolase) dan oksidasi DOPA menjadi dopakuinona (difenolase).
Saat ini, banyak produk kosmetik dengan fungsi sebagai pemutih atau pencerah kulit, namun beberapa produk pemutih tersebut tidak aman dipakai karena mengandung zat berbahaya seperti merkuri dan hidrokuinon yang bersifat karsinogenik serta mengakibatkan kerusakan pada kulit. Seperti salah satu konsumen produk pemutih merkuri, pada awal pemakaian kulit lebih putih dan mengkilap tapi saat penggunaan dihentikan kulit wajah semakin kusam dan muncul jerawat besar-besar yang tidak terkendali sehingga perlu perawatan wajah secara intensif untuk mengobati wajahnya. Penggunaan tanaman atau bahan alam sebagai pemutih serta senyawa aktif dari bahan alam tersebut diharapkan aman bagi konsumen. Salah satu bahan alam di Indonesia yang telah diketahui memiliki aktivitas sebagai inhibitor tirosinase diantaranya bakau (Rhizophora apiculata), alamanda (Allamanda schottii), binahong (Anredera cordifolia), merbau (Intsia palembanica), dan daun kayu bawang (Protium javanicum) (Abdullah 2011; Rahayu 2012; Batubara & Adfa 2013).
2
Material berukuran nanometer memiliki sejumlah sifat kimia dan fisika yang unggul (Setiowati 2011) yaitu, nanopartikel memiliki kisaran ukuran 10-1000 nm. Nanopartikel memiliki luas permukaan yang besar serta jumlah atom yang banyak di permukaan, sehingga memiliki energi permukaan dan tegangan permukaan yang rendah yang memudahkan partikel menembus ke dalam membran sel (Greco 2002). Selain itu material berukuran nano dapat meningkatkan bioavailabilitas obat karena obat menjadi lebih mudah diserap, sehingga dapat menurunkan dosis dan meminimumkan efek samping. Hal ini pula yang mendorong pengembangan ekstrak kulit bawang merah berukuran nano sebagai inhibitor tirosinase.
Gambar 1 Struktur kimia kuersetin 4’-O-β-D-glukopiranosida.
Tujuan
Penelitian bertujuan mendapatkan nanopartikel lipid padat ekstrak kulit bawang merah sebagai inhibitor tirosinase dengan metode ultrasonikasi.
Waktu dan Tempat Pelaksanaan
Penelitian ini dilaksanakan dari bulan Februari 2014 sampai Oktober 2014 di Laboratorium Kimia Analitik, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor dan Pusat Studi Biofarmaka LPPM IPB, Bogor.
METODE
Alat dan Bahan
Alat yang digunakan adalah peralatan kaca, ultrasonikasi, particle size analyzer (PSA), eksikator, penangas air, pipet mikro, pelat 96-sumur, multi-well plate reader, spektrofotometer UV Hitachi U-2000dan neraca analitik.
3
Lingkup Kerja
Metode penelitian yang dilakukan mengikuti diagram alir (Lampiran 1) yang meliputi penentuan kadar air dengan metode AOAC 2006, ekstraksi, formulasi nanopartikel lipid padat metode ultrasonikasi, dan uji aktivitas inhibitor tirosinase dan antioksidan pada ekstrak kasar, nanopartikel lipid padat dan produk komersial.
Preparasi sampel
Preparasi awal sampel dilakukan dengan pengambilan sampel kulit bawang merah di pasar tradisional Jakarta, Indonesia. Kulit bawang merah dipilih yang bersih kemudian sampel dikeringkan dan diserbukkan. Sampel yang dihasilkan dimaserasi menggunakan pelarut metanol. Ekstrak yang diperoleh kemudian disaring dan filtratnya dipekatkan dengan menggunakan penguap putar. Rendemen ditentukan dengan koreksi kadar air dari sempel.
Penentuan kadar air (AOAC 2006)
Cawan porselin dikeringkan di dalam oven bersuhu 105°C selama 60 menit. Selanjutnya cawan didinginkan dalam eksikator selama 30 menit, kemudian ditimbang bobot kosongnya. Sebanyak 3 g serbuk kering kulit bawang merah dimasukkan ke dalam cawan dan dikeringkan di dalam oven selama 3 jam pada suhu 105°C. Setelah itu, cawan didinginkan dalam eksikator sekitar 30 menit kemudian ditimbang sampai diperoleh bobot konstan. Penentuan kadar air dilakukan sebanyak 3 kali ulangan (triplo).
Keterangan:
A= bobot sampel awal sebelum dikeringkan (g) B= bobot sampel setelah dikeringkan (g)
Preparasi dan ekstraksi Allium cepa (Nurrefiyanti 2010)
Serbuk kering kulit bawang merah diekstraksi dengan metanol dengan nisbah 1:10 selama 24 jam sebanyak 3 kali ulangan. Ekstrak yang diperoleh disaring menggunakan kertas saring Whatman dan dipekatkan dengan penguap putar pada suhu 30-40°C. Rendemen dari ekstrak yang diperoleh ditentukan dengan koreksi kadar air bahan.
Keterangan:
a: bobot ekstrak (g)
4
Persiapan formulasi Allium cepa-Nanopartikel Lipid Padat (Ac-NLP) (Modifikasi Setiowati 2011;Hermanus 2012; Mujib 2011).
Pembuatan nanopartikel lipid padat dilakukan dengan berbagai varian bobot ekstrak. Fase lipid yang terdiri atas 1% virgin coconut oil (VCO) dan ekstrak
Allium cepa (0.01, 0.10, 1.00%) dipanaskan pada suhu 70°C sambil diaduk. Fase berair yang terdiri atas 0.50% minyak kacang kedelai dan akuades juga dipanaskan pada suhu yang sama. Fase lipid lalu didispersikan ke dalam fase berair sambil diaduk menggunakan pengaduk magnet selama 1 jam dengan kecepatan 1000 rpm. Masing-masing emulsi yang dihasilkan kemudian diultrasonikasi dengan frekuensi 20 KHz dan amplitudo 20% selama 1 jam. Proses sonikasi ini sangat berperan dalam memperkecil ukuran NLP. Ac-NLP yang diperoleh didinginkan pada suhu kamar dengan cara ditempatkan pada penangas air sehingga dihasilkan Ac-NLP dalam bentuk emulsi.
Identifikasi senyawa aktif Ac-NLP (Modifikasi Setiowati 2011 & Mardisadora 2010)
Identifikasi senyawa aktif Ac-NLP dilakukan dengan kromatografi lapis tipis silika GF254. Standar kuersetin dan sampel diaplikasikan di lempengan silika. Lempengan silika dimasukkan ke dalam bejana KLT yang berisi eluen jenuh. Selanjutnya sampel akan terpisah menjadi beberapa fraksi. Fraksi yang diperoleh divisualisasikan di bawah sinar lampu UV (panjang gelombang 254-366).
Penentuan kadar flavonoid total (BPOM 2004)
Ekstrak kulit bawang merah dan Ac-NLP ditimbang dengan bobot tertentu lalu dimasukkan ke dalam labu alas bulat. Sistem hidrolisis dilakukan dengan menambahkan 1.0 mL heksametilena tetramina 0.5% (b/v), 20 mL aseton, dan 2 mL larutan HCl 25%, kemudian dipanaskan sampai mendidih selama 30 menit, campuran disaring kemudian filtrat dimasukkan ke dalam labu ukur 100 mL. Setelah labu mendingin, volume ditepatkan dengan aseton sampai 100 mL dan dikocok hingga tercampur sempurna.
Filtrat hasil hidrolisis diambil sebanyak 20 mL, dimasukkan ke dalam corong pemisah, ditambahkan akuades sebanyak 20 mL, kemudian ditambahkan 15 mL etil asetat untuk pengocokan pertama dan 10 mL etil asetat untuk pengocokan kedua dan ketiga. Fraksi etil asetat dikumpulkan ke dalam labu ukur 50 mL dan ditambahkan etil asetat sampai tepat 50 mL. Sepuluh mL filtrat yang dihasilkan dipindahkan ke dalam labu takar 25 mL, kemudian ditambahkan 1 mL larutan 2 g AlCl3 dalam 100 mL asam asetat glasial 5% (v/v). Larutan asam asetat glasial 5% (v/v) lalu ditambahkan secukupnya sampai tepat 25 mL. Absorbans diukur dengan menggunakan spektrofotometer UV-VIS pada panjang gelombang 425 nm dengan kuersetin sebagai standar. Kadar flavonoid total ditentukan dengan rumus berikut:
5
Keterangan:
A: volume labu takar (mL) B: konsentrasi sampel (mg/L) fp: faktor pengenceran
Ukuran partikel (Triani 2011)
Ac-NLP ditentukan ukuran partikelnya menggunakan PSA (Particles Size Analyzer).
Uji aktivitas Ac-NLP sebagai inhibitor tirosinase (Batubara et al. 2010) Ekstrak kulit bawang merah dan Ac-NLP dilarutkan dalam DMSO hingga konsentrasi tertentu. Larutan stok disiapkan dengan cara melarutkan ekstrak pekat ke dalam buffer fosfat 50 mM (pH 6.5). Setelah itu, ekstrak diuji dengan rentang konsentrasi tertentu. Asam kojat sebagai kontrol positif juga diuji dalam pelat tetes 96 sumur. Sampel masing-masing ditambahkan sebanyak 70 µL ke dalam pelat tetes 96 sumur. Kemudian ke dalam tiap sumur ditambahkan 30 µL enzim tirosinase (Sigma, 333 unit/mL dalam buffer fosfat) dan campuran diinkubasi selama 5 menit. Setelah itu, sebanyak 110 µL substrat (L-tirosin 2 mM atau L -DOPA 2 mM) ditambahkan dan campurannya diinkubasi pada suhu 37°C selama 30 menit. Larutan pada masing-masing sumur diukur absorbannya dengan menggunakan multi-well plate reader pada panjang gelombang 492 nm untuk menentukan persen inhibisi dan nilai konsentrasi hambat 50% (IC50).
Keterangan: A = absorbansi tanpa sampel B = absorbansi dengan sampel
Uji aktivitas antioksidan (Salazar-Alandra 2009)
Ekstrak dan Ac-NLP dilarutkan dalam etanol dan dibuat dengan rentang konsentrasi tertentu. Sebanyak 100 μL larutan ekstrak DPPH 125 μM dalam etanol ditambahkan ke dalam 100 μL larutan sampel sehingga volume total menjadi 200 μL. Campuran diinkubasi pada suhu 37°C selama 30 menit. Serapan kemudian diukur pada 517 nm menggunakan multi-well plate reader. Asam askorbat digunakan sebagai kontrol positif. Kapasitas penangkapan radikal bebas DPPH dihitung dengan persamaan :
Inhibisi (%) = (A blangko – A sampel) x 100% A blangko
Keterangan: A blangko = Absorban larutan DPPH dalam etanol
6
HASIL DAN PEMBAHASAN
Kadar Air
Perolehan kandungan air pada sampel serbuk kering kulit bawang merah sebesar 8.32% (Lampiran 3). Penentuan kadar air bertujuan mengetahui kandungan air pada sampel yang dinyatakan dalam persen bahan kering. Jumlah air yang terkandung dalam bahan bergantung pada perlakuan yang telah dialami bahan tersebut dan kelembaban udara tempat penyimpanan bahan (Harjadi 1986).
Menurut Departemen Kesehatan RI (1995), kadar air yang baik untuk simplisia berdasarkan persyaratan mutu Materia Medika Indonesia adalah kurang dari 10%. Bila kadar air yang terkandung dalam suatu bahan kurang dari 10%, maka kestabilan optimum bahan akan tercapai dan pertumbuhan mikrob dapat dikurangi. Berdasarkan syarat tersebut maka kadar air sampel sudah memenuhi standar karena memiliki nilai di bawah 10%. Hal ini menunjukkan bahwa sampel tersebut dapat disimpan dalam waktu yang relatif lebih lama sebelum digunakan lebih lanjut.
Ekstraksi Kulit Bawang Merah
Kulit bawang merah (Allium cepa) (Gambar 2) diperoleh dari pasar tradisional di Jakarta, Indonesia, dan dibuat menjadi simplisia untuk mengurangi kadar air pada pengujian tahap selanjutnya.
Gambar 2 Bawang merah.
7
evaporator. Rendemen yang diperoleh dari ektrak kulit bawang merah adalah 8.73% (Lampiran 3).
KLT dan Flavonoid Total
Kromatografi Lapis Tipis (KLT) dilakukan sebagai uji kualitatif kuersetin yang selanjutnya akan digunakan untuk identifikasi kuersetin dalam Allium cepa- Nanopartikel Lipid Padat (Ac-NLP). Hasil yang baik adalah ekstrak dengan noda yang banyak dan terpisah dengan jarak yang tidak berdekatan. Uji KLT dilakukan terhadap tujuh eluen tunggal, dari uji tersebut tidak diperoleh hasil yang baik karena noda tidak terpisah dengan sempurna (berekor) (Gambar 3). Karena itu, dilakukan pencampuran eluen yang mengacu pada Arung et al. (2011). Eluen yang dicampurkan adalah n-heksana:etil asetat dengan perbandingan 1:9 sampai 7:3.
(A) (B)
Gambar 3 Kromatogram KLT ekstrak kulit bawang merah pada eluen tunggal (A) (1) metanol, (2) n-heksana, (3) klorofom, (4) etil asetat, (5) aseton, (6) dietil eter, (7) etanol, dan campuran (B) n-heksana:etil asetat perbandingan (1:9 - 7:3).
Berdasarkan pencampuran eluen yang telah dilakukan, ekstrak kulit bawang merah tidak terpisah dengan baik (berekor) sehingga uji ini tidak dapat dilanjutkan. Hal ini disebabkan ekstrak yang digunakan adalah ekstrak kasar yang masih beragam komponen aktifnya dan di dalam ekstrak kulit bawang merah senyawa aktif yang terkandung tidak hanya kuersetin tetapi terdapat kuersetin glikosida seperti kuersetin 3,4’-O-diglukosida, kuersetin 3-O-glukosida, dan kuersetin 4’-O-glukosida (Arung et al. 2011), sehingga keberadaan kuersetin sulit diidentifikasi secara kualitatif.
Alternatif lain yang digunakan untuk mengetahui adanya kuersetin di dalam ekstrak kulit bawang merah yaitu menggunakan metode kuantitatif penentuan kadar flavonoid total dengan standar kuersetin. Flavonoid merupakan golongan
8
senyawa fenol yang menunjukkan berbagai aktivitas farmakologi. Senyawa flavonoid yang banyak terkandung dalam ekstrak kulit bawang merah adalah kuersetin yang biasanya terikat dengan glikosidanya (Arung et al. 2011). Kadar flavonoid total yang diperoleh sebesar 5.0058 mg/g ekstrak (Lampiran 4).
Pembuatan Nanopartikel Lipid Padat
Komposisi bahan untuk pembuatan nanopartikel pada penelitian ini dilakukan dengan varian konsentrasi ekstrak kulit bawang merah, yaitu konsentrasi Virgin Coconut Oil (VCO) 1.00% : ekstrak kulit bawang merah (1.00%; 0.10%; 0.01%) : minyak kedelai 0.50% (b/v) dengan volume 100 mL. Pada percobaan ini digunakan VCO sebagai lipid karena VCO relatif tahan terhadap pemanasan dan memiliki nilai fungsional terhadap kesehatan (Syah 2005), sedangkan minyak kedelai berfungsi sebagai pengemulsi yang dapat digunakan untuk menstabilkan tebaran lemak.
Formula dibuat dengan mencampurkan fase lipid (VCO dan ekstrak kulit bawang merah) dengan fase berair (akuades dan minyak kedelai) pada suhu 70°C. Formulasi dilakukan pada suhu 70°C, yaitu kondisi saat fase lipid yang berupa cairan didispersikan ke dalam fase berair sehingga fase lipid akan terdispersi dalam bentuk tetesan-tetesan kecil pada fase berair yang distabilkan oleh pengemulsi. Pendinginan emulsi dimaksudkan agar tetesan-tetesan lipid yang terdispersi pada fase cair dapat sesegera mungkin mengkristal dengan ukuran partikel kecil sebelum tetesan tersebut menggumpal menjadi tetesan-tetesan yang lebih besar (Anton et al. 2008).
Emulsi yang terbentuk selanjutnya diultrasonikasi untuk memecah partikel menjadi partikel yang lebih kecil. Ultrasonikasi dapat memperkecil ukuran partikel karena adanya gelombang ultrasonik, aliran cairan berkecepatan sangat tinggi yang dihasilkan dari kavitasi akustik akan membuat partikel-partikel bertubrukan satu sama lain, sehingga partikel besar mengalami pengikisan atau pengecilan ukuran. Emulsi hasil ultrasonikasi dapat dilihat pada Gambar 4, gambar a, b dan c secara berurutan adalah emulsi berwarna putih keruh, jingga keruh dan merah keruh.
(a) (b) (c)
9
Flavonoid Total Ac-NLP dan Analisis Ukuran Partikel
Kadar flavonoid total yang diperoleh untuk masing-masing formulasi dapat dilihat pada Tabel 1 dan contoh perhitungannya dilihat pada Lampiran 5. Kadar flavonoid total untuk Ac-NLP 0.01% tidak dapat ditentukan karena tidak memberikan serapan pada pengukuran. Hal ini disebabkan konsentrasi ekstrak yang terlalu kecil, sehingga analisis untuk Ac-NLP 0.01% tidak dilanjutkan, contoh perhitungan dapat dilihat pada lampiran 5.
Ukuran partikel merupakan karakteristik yang paling penting di dalam suatu sistem nanopartikel. Ukuran partikel nanopartikel lipid padat diukur menggunakan alat particle size analyzer. Prinsip kerja dari alat ini adalah hamburan cahaya dinamis atau dynamic light scattering (DLS). Dengan teknik DLS ini, PSA dapat diaplikasikan untuk mengukur ukuran dari partikel dan molekul yang terdispersi atau terlarut di dalam sebuah larutan, contohnya antara lain protein, polimer, misel, karbohidrat, nanopartikel, dispersi koloid, emulsi, dan mikroemulsi (Trisnaeni 2012). Hasil pengukuran nanopartikel lipid padat dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1 Ukuran partikel Ac-NLP
Formula Ukuran partikel
Berdasarkan tabel di atas dapat dilihat bahwa NLP formula 1.00% memiliki ukuran yang lebih besar dibandingkan NLP formula 0.10%. Hal ini disebabkan karena konsentrasi ekstrak formula 1.00% lebih besar sehingga viskositas larutannya lebih besar dibandingkan formula 0.10%. Semakin besar konsentrasi ekstrak yang digunakan menyebabkan ukuran partikel yang dihasilkan lebih besar. Begitu juga dengan konsentrasi lipid, namun pada penelitian ini konsentrasi lipid tidak divariasikan (Freitas dan Muller 1999).
Aktivitas Inhibitor Tirosinase dan Antioksidan
10
Reaksi antara substrat L-Tirosin dan L-DOPA dengan enzim tirosinase menghasilkan dopakrom dan dilanjutkan dengan terbentuknya melanin (Gambar 5). Pembentukan dopakrom dapat dihambat oleh inhibitor tirosinase. Ekstrak yang memiliki daya inhibisi terhadap enzim tirosinase dapat menghambat produksi melanin. Pembentukan dopakrom dalam penelitian ini ditandai dengan pembentukan warna cokelat. Adanya inhibitor tirosinase dapat menyebabkan terhambatnya reaksi substrat-tirosinase sehingga produk dopakrom semakin berkurang. Hal ini ditandai dengan penurunan intensitas warna cokelat yang dihasilkan. Kemudian intensitas warna cokelat yang terbentuk diukur menggunakan multi-well plate reader pada panjang gelombang 492 nm. Nilai IC50 monofenolase dan difenolase dapat dilihat pada Tabel 2 dan contoh perhitungan dapat dilihat pada Lampiran 6.
Tabel 2 Aktivitas tirosinase asam kojat, ekstrak kulit bawang merah dan Ac-NLP
Senyawa IC50 (μg/mL)
Monofenolase Difenolase
Asam Kojat 56.97 121.88
Ekstrak kulit
bawang merah 63.14 288.31
Ac-NLP 1.00% 6074.70 -
Ket: (-) = persen inhibisi tidak mencapai 50% dengan konsentrasi maksimum 10000 µg/mL
Berdasarkan Tabel di atas, ekstrak kulit bawang merah memiliki aktivitas inhibisi yang baik karena tidak berbeda jauh dari asam kojat (kontrol positif). Nilai ini menunjukkan bahwa, dibutuhkan konsentrasi 63.14 μg/mL untuk monofenolase dan 288.31 μg/mL untuk difenolase dalam menghambat aktivitas enzim tirosinase sebesar 50%. Sedangkan pada Ac-NLP dibutuhkan konsentrasi yang sangat tinggi untuk menghambat aktivitas enzim tirosinase. Hal ini disebabkan konsentrasi ekstrak yang kecil, yaitu 1 gram dalam 100 mL pelarut.
11
Aktivitas antioksidan dalam suatu produk kecantikan diperlukan untuk menjaga agar bahan aktif tidak mudah teroksidasi. Sehingga dalam penelitian ini dilakukan uji aktivitas antioksidan metode DPPH. Metode DPPH merupakan metode yang mudah, cepat, dan sensitif untuk pengujian aktivitas antioksidan senyawa tertentu atau ekstrak tanaman (Koleva et al 2001; Prakash et al 2001). Metode ini secara luas digunakan untuk menguji kemampuan senyawa untuk menangkap radikal bebas atau donor hidrogen. Pada metode ini, DPPH berperan sebagai radikal bebas yang diredam oleh antioksidan dari bahan uji. DPPH akan bereaksi dengan antioksidan membentuk DPP Hidrazin yang stabil. Reaksi ini menyebabkan terjadinya perubahan warna yang dapat diukur dengan multi-well plate reader, sehingga aktivitas peredaman radikal bebas oleh sampel dapat ditentukan. Radikal DPPH berwarna ungu dan memberikan serapan maksimum pada kisaran panjang gelombang 515-520 nm (Uminah 2010). DPPH akan berubah menjadi bentuk tereduksi dan kehilangan warna ungunya ketika ditambahkan dengan zat yang mampu bertindak sebagai donor atom hidrogen.
Penentuan potensi antioksidan dilakukan terhadap asam askorbat sebagai kontrol positif, ekstrak kasar kulit bawang merah, dan Ac-NLP. Pengukuran potensi antioksidan pada bahan uji menggunakan blanko yang berisi DPPH dengan etanol. Larutan blanko digunakan untuk memberikan kestabilan pada saat pengukuran aktivitas antioksidan bahan uji. Proses pengukuran antioksidan dengan metode DPPH ini ditandai dengan adanya perubahan warna, setelah dan sebelum inkubasi. Proses inkubasi ini dilakukan selama 30 menit. Tujuan inkubasi ini adalah untuk mempercepat reaksi antara radikal DPPH dengan bahan uji yang bertindak sebagai senyawa antioksidan. Nilai IC50 dari masing-masing bahan uji dapat dilihat pada Tabel 3 dan contoh perhitungan dapat dilihat pada Lampiran 7.
Tabel 3 Nilai IC50 penangkapan radikal bebas DPPH
Senyawa (μg/mL)IC50
Asam askorbat 2.91 Ekstrak kulit
bawang merah 30.09 Ac-NLP 1.00% 1365.83
Berdasarkan nilai IC50 Ac-NLP 1.00%, dibutuhkan konsentrasi yang cukup tinggi untuk meredam radikal bebas sebesar 50%.
12
komersial, yang berarti aktivitas produk tersebut hampir setara dengan Ac-NLP 0.10%. Sedangkan untuk inhibitor tirosinase, Ac-NLP 1.00% lebih aktif dari pada produk komersial sehingga Ac-NLP 1.00% dapat diencerkan lagi untuk dibuat menjadi produk. Dari data yang diperoleh dapat disimpulkan bahwa Ac-NLP 1.00% yang terbentuk cukup baik bila diaplikasikan sebagai produk pemutih.
Tabel 4 Nilai IC50 inhibitor tirosinase dan penangkapan radikal bebas DPPH
Senyawa IC50 (μg/mL)
Inhibitor tirosinase
(monofenolase) DPPH Produk komersial 14463.94 13919.75
Ac-NLP 0.10% - 11453.24
Ac-NLP 1.00% 6074.70 1365.83
Ket: (-) = persen inhibisi tidak mencapai 50% dengan konsentrasi maksimum 16000 µg/mL
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Nanopartikel lipid padat ekstrak kulit bawang merah telah terbentuk dengan menggunakan metode ultrasonikasi. Ukuran partikel untuk konsentrasi 0.10% dan 1.00% berturut-turut 202.7 nm dan 250.8 nm. Nilai IC50 inhibitor tirosinase pada Ac-NLP (Allium cepa-nanopartikel lipid padat) 1.00% sebesar 6074.70 μg/mL, sedangkan nilai IC50 penangkapan radikal bebas DPPH pada Ac-NLP 0.10% dan 1.00% sebesar 11453.24 μg/mL dan 1365.83μg/mL. Ac-NLP 1.00% dapat dikembangkan menjadi produk pemutih kulit dengan menambahi bahan pengisi tambahan.
Saran
Perlu dilakukan formulasi Ac-NLP lebih lanjut agar aktivitas peredaman radikal bebas DPPH dan inhibitor tirosinase lebih optimal.
DAFTAR PUSTAKA
[AOAC] The Association of Official Analytical Chemist. 2006. Official Methods of Analysis. Ed ke-18. Washington DC (US): Association of Official Analytical Chemist.
13
[Depkes RI] Departemen Kesehatan Republik Indonesia. 1995. Materia Medika Indonesia, Jilid IV. Jakarta (ID): Direktorat Jendral Pengawasan Obat dan Makanan.
Abdullah. 2011. Potensi bakau Rhizophora apiculata sebagai inhibitor tirosinase dan antioksidan [tesis]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Anton N, Benoit JP, Saulnier P. 2008. Design and production of nanoparticles formulated from nano-emulsion. J Control Release. 128: 185-199.
Arung ET, Kusuma IW, Shimizu K, Kondo R. 2011. Tyrosinase inhibitor effect of
quercetin 4’-O-β-D-glucopyranoside from dried skin of red onion (Allium cepa). Nat Prod Res. 25(3):256-263.
Balsam MS, Sagarin E. 1972. Cosmetics Science and Technology 2nd ed. New York (US): John Wiley and Sons. Vol 3.
Batubara I, Adfa M. 2013. Potensi daun kayu bawang (Protium javanicum) sebagai penghambat kerja enzim tirosinase. J Sains & Mat. 1: 52-56
Batubara I, Darusman LK, Mitsunaga T, Rahminiwati M, Djauhari E. 2010. Potency of Indonesia medicinal plants as tyrosinase inhibitor and antioxidant agent. J Biol Sci. 10: 138-144.
Fais A, Corda M, Era B, Fadda MB, Matos MJ, Quezada E, Santana L, Picciau C, Podda G, Delogu G. 2009. Tyrosinase inhibitor activity of coumarin-resveratrol hybrids [open access]. J Molecules. 14:2514-2520. doi:10.3390. Freitas C, Muller R. 1999. Correlation between long-term stability of solid lipid
nanoparticles (SLN) and crystallinity of the lipid phase. Eur J Pharm Biopharm. 47: 125-132.
Greco RS. 2002. Nanoscale Technology in Biological System. Florida (US) : CRC Pr.
Harborne JB. 1987. Metode Fitokimia: Penuntun Cara Modern Menganalisis Tumbuhan, Cetakan Kedua. Padmawita K & Soediro I, penerjemah. Bandung (ID): ITB Press. Terjemahan dari: Phytochemical methods.
Harjadi W. 1986. Ilmu Kimia Analitik Dasar. Jakarta (ID): Gramedia.
Hermanus DKN. 2012. Sintesis dan karakterisasi nanopartikel ekstrak kulit kayu mahoni (Swietenia macrophylla King.) sebagai bahan suplemen antihiperkolesterolemia [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor. Koleva II, Van Beek TA, Linssen JPH, De Groot A, dan Evstatieva LN. 2001.
Screening of Plant Extracts for Antioxidant Activity: A Comparative Study On Three Testing Methods, Phytochem Anal. 13, 8–17.
Latifah F, Tranggono RI. 2007. Buku Pegangan Ilmu Pengetahuan Kosmetik. Jakarta (ID): Gramedia.
Lloyd HW, Jenna N, Kammer BA. 2011. Treatment of hyperpigmentation.
Seminars in Cutaneous Medicine and Surgery. 30:171-175.
Mahardika H. 2012. Uji penghambatan tirosinase secara in vitro serta stabilitas fisik dan stabilitas kimia sediaan krim yang mengandung asam azelat [skripsi]. Depok (ID): Universitas Indonesia.
Mardisadora O. 2010. Identifikasi dan potensi antioksidan flavonoid kulit kayu mahoni (Swietenia macrophylla KING) [Skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
14
Nurrefiyanti ANL. 2010. Potensi ekstrak Rhizophora sp. sebagai inhibitor tirosinase [Skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Prakash A, Rigelhif F dan Miller E.2001. Antioxidant Activity. Medallion Laboratories Analytical Progress.
Rahayu E. 2012 Aktivitas gabungan ekstrak bakau (Rhizophora apiculata), alamanda (Allamanda schottii), dan binahong (Anredera cordifolia) terhadap enzim tirosinase [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor. Salazar-Alandra R, Perez-Lopez LA, Loppez Arroyo J, Alanis-Garza BA, Torres
NW. 2009. Antimicrobial and antioxidant activities of plants from Northeast of Mexico. Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine: 1-6. Setiowati N. 2011. Penentuan kondisi optimum pembentukan nanopartikel ekstrak
kayu secang (Caesalpinia sappan) sebagai antijerawat [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Syah ANA. 2005. Virgin Coconut Oil: Minyak Penakluk Aneka Penyakit. Depok (ID): Agromedia Pustaka.
Triani SUD. 2011. Pengaruh waktu sonikasi dan amplitudo gelombang ultrasonik terhadap stabilitas suspensi dan mutu sari kacang hijau [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Trisnaeni S. 2012. Pengaruh polietilen glikol dan rhodamin B terhadap nanopartikel perak sebagai indicator logam pencemar dalam udang windu (Penaeus monodon) [skripsi]. Depok (ID): Universitas Indonesia.
15
LAMPIRAN
Lampiran 1 Diagram alir penelitian
*Ac-NLP : Allium cepa Nanopartikel Lipid Padat Produk
komersial
Kulit bawang merah
Serbuk kulit bawang merah
Ekstrak metanol + metanol
Dikeringkan dan digiling
Ac-NLP* Pembuatan Ac-NLP*
Pencirian Ac-NLP dengan PSA
Uji Flavonoid total Uji inhibitor tirosinase
Uji Flavonoid total
16
17
Lampiran 3 Kadar air dan % rendemen ekstrak kulit bawang merah
Kadar air serbuk kulit bawang merah
Ulangan
Contoh perhitungan kadar air (Ulangan 1)
Bobot kulit akhir = (bobot bahan kering + bobot cawan kosong) – bobot cawan
% Rendemen ekstrak kasar kulit bawang merah
Sampel Rerata kadar
Contoh perhitungan penentuan % rendemen ekstrak kulit bawang merah
% Rendemen = bobot ekstrak kasar x 100% Bobot sampel x (1-kadar air)
= 8.0026 g x 100% 100.0014 g x (1-0.0832)
18
Lampiran 4 Kadar flavonoid total ekstrak kasar kulit bawang merah
Absorbansi standar kuersetin
Kurva hubungan konsentrasi kuersetin dan absorbans
Absorbansi sampel dan kandungan total flavonoid ekstrak kasar kulit bawang merah
a. Kandungan flavonoid awal (x)
19
Lampiran 5 Kadar flavonoid total nanopartikel lipid padat ekstrak kulit bawang merah
20
Absorbansi dan kandungan total flavonoid nanopartikel lipid padat
Konsentrasi
Ac-NLP (%) Ulangan Absorbansi
Kandungan
Contoh perhitungan (NLP 0.10% ulangan 1):
a. Kandungan flavonoid awal (x)
21
Keterangan : (A) sampel+enzim, (B) monofenolase, dan (C) difenolase
Contoh perhitungan :
Kurva kalibrasi asam kojat (A) monofenolase dan (B) difenolase
22
Ekstrak kasar kulit bawang merah
Absorbans %
Keterangan : (A) sampel+enzim, (B) monofenolase, dan (C) difenolase
Kurva kalibrasi ekstrak kasar kulit bawang merah (A) monofenolase dan (B)
Keterangan : (A) sampel+enzim dan (B) monofenolase
23
Keterangan : (A) sampel+enzim dan (B) monofenolase
Kurva kalibrasi produk komersial monofenolase
Lampiran 7 Perhitungan IC50 penangkapan radikal bebas DPPH asam askorbat, ekstrak kasar kulit bawang merah, Ac-NLP, dan produk komersial
Asam askorbat
Konsentrasi (μg/mL) Absorbansi % Inhibisi
24
Kurva hubungan konsentrasi (μg/mL) dan % inhibisi asam askorbat
Ekstrak kasar kulit bawang merah
25
Kurva hubungan konsentrasi (μg/mL) dan % inhibisi ekstrak kasar kulit bawang merah (A) ulangan 1, (B) ulangan 2, dan (C) ulangan 3
Ac-NLP 1%
26
Kurva hubungan konsentrasi (μg/mL) dan % inhibisi Ac-NLP 1% (A) ulangan 1, (B) ulangan 2, dan (C) ulangan 3
0 500 1000 1500 2000 2500
27
28
Kurva hubungan konsentrasi (μg/mL) dan % inhibisi produk komersial (A) ulangan 1, (B) ulangan 2, dan (C) ulangan 3
y = 0.0034x + 2.0212 R² = 0.9847 IC50 = 14111.41 μg/mL
0.00 20.00 40.00 60.00
0 10000 20000
%
Inh
ibi
si
Konsentrasi (μg/mL)
Ulangan 3
29
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 15 Agustus 1991 sebagai putri pertama dari Bapak Nasran Amar dan Ibu Marlina. Penulis lulus dari SMA Negeri 22 Jakarta pada tahun 2009 dan pada tahun yang sama diterima di Analisis Kimia Program Diploma Institut Pertanian Bogor (IPB). Penulis lulus dari Diploma IPB pada tahun 2012 dan melanjutkan pendidikan S1 melalui Program Alih Jenis Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam IPB pada tahun 2012.
