i
PENGARUH HYDROXYPROPYLMETHYLCELLULOSE SEBAGAI GELLING
AGENT DALAM SEDIAAN PASTA GIGI MINYAK KAYU MANIS (CinnamomumburmanniiBl.)
SKRIPSI
Diajukan untuk Memenuhi Salah Syarat
Memperoleh Gelar Sarjana Farmasi (S.Farm)
Program Studi Farmasi
Oleh :
Hans Gani
NIM : 108114125
FAKULTAS FARMASI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA
ii
Persetujuan Pembimbing
PENGARUH HYDROXYPROPYL METHYLCELLULOSE SEBAGAI GELLING AGENT DALAM SEDIAAN PASTA GIGI MINYAK KAYU MANIS
(Cinnamomum burmannii Bl.)
Skripsi yang diajukan oleh :
Hans Gani NIM : 108114125
telah disetujui oleh :
Pembimbing Utama
Dr. T. N. Saifullah S., M.Si., Apt Tanggal 16 Juli 2014
Pembimbing Pendamping
iii
Pengesahan Skripsi Berjudul
PENGARUH HYDROXYPROPYL METHYLCELLULOSE SEBAGAI GELLING AGENT DALAM SEDIAAN PASTA GIGI MINYAK KAYU MANIS
(Cinnamomum burmannii Bl.)
Oleh: Hans Gani 108114125
Dipertahankan di hadapan Panitian Penguji Skripsi
Fakultas Farmasi
Universitas Sanata Dharma pada tanggal : ………
Mengetahui Fakultas Farmasi Universitas Sanata Dharma
Dekan,
Ipang Djunarko, M.Sc., Apt.
Panitia Penguji : Tanda Tangan
1. Dr. T. N. Saifullah S., M.Si., Apt. ……….
2. Agustina Setiawati, M.Sc., Apt. ……….
3. Dr. Sri Hartati Yuliani, M.Si., Apt. ……….
iv
HALAMAN PERSEMBAHAN
Karya ini kupersembahkan untuk :
Papa, Mama, Kris, Leo, dan segenap Keluarga tercinta,
sebagai rasa terimakasihku untuk dukungan dan penyertaan dalam doa
Para sahabatku, Teman-teman Farmasi Angkatan 2010,
atas kesempatan dan pengalaman berharga dalam masa mudaku.
serta Almamaterku, Universitas Sanata Dharma, yang kubanggakan
nDerek Dewi Mariyah
tamtu geng kang manah . .
mBoten yen kuwatosa
v
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.
Apabila di kem udian hari ditemukan indikasi plagiarisme dalam naskah ini,
maka saya bersedia menanggung segala sanksi sesuai peraturan perundang-undangan
yang berlaku.
Yogyakarta, 16 Juli 2014
Penulis
vi
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Yang bertandatangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma
Nama : Hans Gani
Nomor Mahasiswa : 108114125
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan
Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :
PENGARUH HYDROXYPROPYL METHYLCELLULOSE SEBAGAI GELLING AGENT DALAM SEDIAAN PASTA GIGI MINYAK KAYU MANIS
(Cinnamomum burmannii Bl.)
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,
mendistribusikannya secara terbatas, dan mempublikasikannya di internet atau media
lain untuk kepentingan akademis, tanpa perlu meminta izin 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 : 16 Juli 2014
Yang menyatakan,
vii
PRAKATA
Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat rahmat dan penyertaan dari-Nya penulis diberi kelancaran dalam menyelesaikan penelitian yang berjudul “Pengaruh Hydroxypropyl Methylcellulose sebagai Gelling Agent dalam Sediaan Pasta Gigi Minyak Kayu Manis (Cinnamomum burmannii Bl.)”. Penelitian
ini disusun tugas akhir studi perguruan tinggi untuk memperoleh gelar Sarjana Strata Satu pada Program Studi Farmasi (S.Farm).
Terselesaikannya penelitian hingga penulisan laporan ini, tidak terlepas dari bantuan baik berupa bimbingan, dukungan, sarana, maupun finansial dari berbagai pihak. Dengan rendah hati penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada :
1. Ridwan Nugraha dan Elisabeth Lily Hardi, selaku orang tua penulis dan kakak, Kris Adam dan Leo Chandra, yang memberikan kesempatan dan dukungan penuh kepada penulis untuk menyelesaikan studi S1 di Yogyakarta. 2. Ipang Djunarko, M.Sc., Apt., selaku Dekan Fakultas Farmasi Universitas
Sanata Dharma Yogyakarta.
3. Dr. T. N. Saifullah S., M.Si., Apt., selaku dosen pembimbing pertama yang telah memberikan bimbingan, arahan, serta motivasi selama penelitian.
4. Agustina Setiawati, M.Sc., Apt., selaku dosen pembimbing kedua dan “ibu kedua” bagi penulis yang memberikan perhatian, saran, dukungan, dan
viii
5. Dr. Sri Hartati Yuliani, M.Si., Apt., selaku dosen penguji atas kesediaannya menguji penulis, serta kritik dan saran yang membangun penulis.
6. Melania Perwitasari, M.Sc., Apt., selaku dosen penguji atas kesediaannya menguji penulis serta kritik dan saran yang membangun penulis.
7. Ibu C.M. Ratna Rini Nastiti, M.Pharm., selaku dosen pembimbing akademik yang telah mendampingi dan memberikan perhatian hingga penulis menyelesaikan perkuliahan dengan baik dan menjadi lebih dewasa.
8. Pak Musrifin, Pak Mukminin, Mas Agung, serta semua laboran dan karyawan yang telah membantu penulis selama penelitian.
9. CV Eteris Nusantara, yang telah membantu dalam pengadaan minyak kayu manis yang berkualitas sebagai bahan penelitian.
10.Rekan seperjuangan selama penelitian, Tora Bangun, Eliza Telamiana, Widya Agriani, Zufri Bella, dan Nita Rahayu untuk setiap kerjasama, dukungan, kebersamaan dari awal perencanaan, penelitian, dan penyusunan laporan. 11.Sahabat terbaik penulis, F.A. Dyan Kristianto, Tomas Indra, Angga Zakharia,
Stefanus Indra, Agriva Devaly, Evan Gunawan, dan Daniel Pradipta, atas kebersamaannya yang tidak terlupakan.
12.Kristina Nety, Devina Permatasari, Lukas Surya, dan Isabela Anjani, untuk semangat dan motivasi di saat penulis mengalami kesulitan.
ix
Rosiana, Verica, Vivi, Rani, Lia, Cindy, Juliana, Ajeng, Della, Sandi, Desti, Astri, atas saran dan kebersamaan selama penelitian.
14.Sandra Ruby, S.Farm., Apt. dan keluarga, atas kebersamaan selama penulis berkuliah di Yogyakarta.
15.Teman-teman Farmasi angkatan 2010, khususnya FST B 2010 untuk semua keceriaan, kenangan demi kenangan hingga berhasil menyelesaikan perkuliahan bersama-sama.
16.Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu, yang telah membantu penulis dalam proses penelitian hingga penyusunan laporan akhir ini.
Penulis menyadari bahwa penulisan tugas akhir ini masih memiliki banyak kekurangan karena keterbatasan pengetahuan serta hal-hal lain di luar kemampuan manusia. Oleh karena itu, dengan rendah hati penulis mengharapkan saran dan kritik membangun yang berguna bagi penelitian selanjutnya. Penulis berharap agar tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi pembaca.
Yogyakarta, 16 Juli 2014
x
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING ... ii
HALAMAN PENGESAHAN ... iii
HALAMAN PERSEMBAHAN ... iv
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... v
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ... vi
PRAKATA ... vii
DAFTAR ISI ... x
DAFTAR TABEL ... xiii
DAFTAR GAMBAR ... xiv
DAFTAR LAMPIRAN ... xv
DAFTAR SINGKATAN ... xvi
INTISARI ... xvii
ABSTRACT ... xviii
BAB I. PENGANTAR ... 1
A. Latar Belakang ... 1
xi
2. Keaslian penelitian ... 4
3. Manfaat penelitian ... 5
B. Tujuan Penelitian ... 5
1. Tujuan umum ... 5
2. Tujuan khusus ... 6
BAB II. PENELAAHAN PUSTAKA... 6
A. Kayu Manis (Cinnamomumburmannii Bl.) ... 7
B. Gigi ... 9
C. Streptococcusmutans ... 12
D. Uji Daya Antibakteri ... 14
E. Pasta Gigi ... 17
F. HydroxypropylMethycellulose ... 22
G. Landasan Teori ... 24
H. Hipotesis ... 25
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN ... 26
A. Jenis dan Rancangan Penelitian ... 26
B. Variabel Penelitian ... 26
C. Definisi Operasional... 26
D. Bahan Penelitian... 28
E. Alat Penelitian ... 29
xii
G. Analisis Data ... 39
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 41
A. Identifikasi dan Verifikasi Bahan Penelitian... 41
B. Penentuan Konsentrasi Bunuh Minimum (KBM) Minyak Kayu Manis terhadap Streptococcusmutans ... 42
C. Pengujian Sifat Fisik dan Stabilitas Pasta Gigi Minyak Kayu Manis ... 45
D. Uji Aktivitas Antibakteri Pasta Gigi Minyak Kayu Manis terhadap Streptococcusmutans ... 53
E. Uji Iritasi Sediaan Pasta Gigi Minyak Kayu Manis ... 54
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ... 56
A. Kesimpulan ... 56
B. Saran ... 57
DAFTAR PUSTAKA ... 58
LAMPIRAN ... 63
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel I. Formula pasta gigi minyak kayu manis ... 35 Tabel II. Verifikasi minyak kayu manis... 41 Tabel III. Pengamatan kejernihan media dilusi padat ... 43 Tabel IV. Pengamatan organoleptis dan pengujian pH pasta gigi minyak kayu
manis ... 47 Tabel V. Perbandingan viskositas konsentrasi HPMC 0,25-0,75% berdasarkan
nilai p-value ... 48 Tabel VI. Perbandingan viskositas konsentrasi HPMC 0,75-1,5% berdasarkan
nilai p-value ... 48 Tabel VII. Perbandingan daya lekat konsentrasi HPMC 0,25-0,75% berdasarkan
nilai p-value ... 50 Tabel VIII. Perbandingan daya lekat konsentrasi HPMC 0,75-1,5% berdasarkan
nilai p-value ... 50
Tabel IX. Pergeseranviskositas dibandingkan hari ke-2 berdasarkan nilai p-value ... 51
Tabel X. Pergeseran daya lekat dibandingkan hari ke-2 berdasarkan nilai p-value ... 52
Tabel XI. Pengukuran diameter zona hambat pasta gigi minyak kayu manis,
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Komponen utama minyak kayu manis ... 7
Gambar 2. Struktur gigi ... 9
Gambar 3. Streptococcusmutans ... 12
Gambar 4. Proses sintesisa sukrosa oleh Streptococcusmutans ... 13
Gambar 5. Struktur kimia hydroxypropylmethylcellulose ... 22
Gambar 6. Bentuk kristal hydroxypropylmethylcellulose ... 23
Gambar 7. Diagram pengukuran diameter zona hambat minyak kayu manis terhadap Streptococcusmutans ... 42
Gambar 8. Uji penegasan pertama konsentrasi minyak kayu manis 6-9% ... 44
Gambar 9. Uji penegasan kedua konsentrasi minyak kayu manis 6-9% ... 44
Gambar 10. Pengaruh konsentrasi HPMC terhadap viskositas pasta gigi minyak kayu manis pada hari ke-2 ... 47
Gambar 11. Pengaruh konsentrasi HPMC terhadap daya lekat pasta gigi minyak kayu manis pada hari ke-2 ... 49
Gambar 12. Grafik pergeseran viskositas selama 28 hari penyimpanan ... 51
xv
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. CertificateofAnalysis (CoA) minyak kayu manis Eteris Nusantara . 64
Lampiran 2. Surat keterangan Streptococcusmutans ... 65
Lampiran 3. Sertifikat hydroxypropylmethylcellulose ... 66
Lampiran 4. Pengujian karakteristik minyak kayu manis ... 67
Lampiran 5 Perhitungan minyak kayu manis dalam formula. ... 69
Lampiran 6. Penentuan konsentrasi bunuh minimum (KBM) minyak kayu manis terhadap Steptococcus mutans ... 70
Lampiran 7. Perhitungan pengenceran dilusi padat ... 73
Lampiran 8. Pengujian sifat fisik pasta gigi minyak kayu manis ... 74
Lampiran 9. Dokumentasi sifat fisik pasta gigi minyak kayu manis ... 76
Lampiran 10. Pengaruh konsentrasi HPMC terhadap viskositas pasta gigi minyak kayu manis ... 79
Lampiran 11. Pengaruh konsentrasi HPMC terhadap daya lekat pasta gigi minyak kayu manis ... 81
Lampiran 12. Pengaruh konsentrasi HPMC terhadap pergeseran viskositas pasta gigi minyak kayu manis... 83
Lampiran 13. Pengaruh konsentrasi HPMC terhadap pergeseran daya lekat pasta gigi minyak kayu manis... 86
Lampiran 14. Pengujian aktivitas antibakteri pasta gigi minyak kayu manis terhadap Streptococcus mutans ... 89
xvi
DAFTAR SINGKATAN
CoA : Certificate of Analysis FTase : Fruktosil Transferase
GTase : Glukosil Transferase
KBM : Kadar Bunuh Minimum
KHM : Kadar Hambat Minimum
HPMC : Hydroxypropyl Methylcellulose
MP : Mucus Production
SMI : Slug Mucosal Irritation SNI : Standar Nasional Indonesia
SLS : Sodium Lauril Sulfat
TSA : Trypton Soya Agar
xvii
INTISARI
Penelitian ini bertujuan untuk melihat pengaruh hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) sebagai gellingagent dalam sediaan pasta gigi minyak kayu manis. Adanya HPMC sebagai gelling agent membentuk suatu matriks yang menjerat sinamaldehid, yang merupakan komponen utama minyak kayu manis sebagai senyawa antibakteri, sehingga stabil selama penyimpanan.
Penelitian ini merupakan penelitian eksperimental murni. Tahapan penelitian diawali dengan menentukan Konsentrasi Bunuh Minimum (KBM) minyak kayu manis terhadap Streptococcus mutans, kemudian dilanjutkan dengan formulasi minyak kayu manis dalam sediaan pasta gigi dengan konsentrasi tersebut. Dalam formula dilakukan penambahan HPMC dengan variasi konsentrasi 0,25; 0,5; 0,75; 1,0; 1,25; 1,5% (b/b). Sifat fisik dan stabilitas sediaan dilihat berdasarkan pengukuran viskositas dan daya lekat. Aktivitas antibakteri sediaan diukur berdasarkan diameter zona hambat yang dihasilkan. Kedua respon tersebut dianalisis secara statistik dengan uji T tidak berpasangan menggunakan software R. 3.0.1
Hasil penelitian menunjukkan bahwa peningkatan konsentrasi HPMC sebesar memberikan pengaruh signifikan terhadap sifat fisik viskositas dan daya lekat, serta stabilitas viskositas sediaan pasta gigi minyak kayu manis. Peningkatan konsentrasi HPMC tidak memberikan pengaruh signifikan terhadap stabilitas daya lekat. Peningkatan konsentrasi HPMC sebesar 1,25% memberikan pengaruh signifikan terhadap penurunan aktivitas antibakteri. Pasta gigi minyak kayu manis memberikan iritasi berat terhadap membran mukosa berdasarkan pengujian dengan metode SMI.
xviii ABSTRACT
This study aimed to examine the effect of hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) as gelling agent in the preparation of Cinnamon oil toothpaste. The presence of HPMC as gelling agent to form matrix that ensure cinnamaldehyde which the main component of Cinnamon oil as an antibacterial agent, so it was stable during storage.
This study was experimental. The research began with determining Minimum Inhibition Concentration (MIC) of Cinnamon oil against Streptococcus mutans, followed by formulation Cinnamon oil toothpaste with various concentration with 0,25; 0,5; 0,75; 1,0; 1,25; 1,5 % (w/w). The physical properties and stability of Cinnamon oil toothpaste seen by measuring viscosity and adhesion during 28 days of storage. Antibacterial activity of Cinnamon oil toothpaste seen by measuring diameter of inhibition zone which be created. The physical properties, stability of preparation, and antibacterial activity were statistically analyzed by T-test using the software R 3.0.1
The result showed that increasing the concentration of HPMC gave significant effect on the physical properties of Cinnamon oil toothpaste for viscosity, adhesion, and stability of viscosity. Increasing the concentration of HPMC didn’t give significant effect on the stability of adhesion. Increasing the concentration 1,25% HPMC gave significant effect on the reduction antibacterial activity. Cinnamon oil toothpaste gave severe irritation against mucosal based on SMI test method.
1
BAB I
PENGANTAR
A. Latar Belakang
Karies adalah sebuah penyakit infeksi yang merusak struktur gigi. Data yang dikeluarkan Departemen Kesehatan Republik Indonesia tentang Riset Kesehatan Dasar (Riskesdas) tahun 2007 menunjukkan 72,1% penduduk Indonesia mempunyai pengalaman gigi berlubang (karies) dan sebanyak 46,5% diantaranya karies aktif yang belum dirawat (Depkes RI, 2008). Jika tidak ditangani, karies dapat menyebabkan nyeri hingga terjadi penanggalan gigi, serta investasi bagi penyakit-penyakit kronis lain yang dapat menimbulkan kematian.
Kemampuan bakteri pada rongga mulut untuk memfermentasi gula dalam lingkungan asam menyebabkan terjadinya kerusakan mineral pada lapisan enamel dan dentin gigi (Beighton, 2007). Penelitian Kidd dan Joyston (1992) menunjukkan bahwa Streptococcus mutans dan Lactobacillus merupakan bakteri yang berperan dominan dalam pembentukan plak dan perkembangan karies. Streptococcus mutans
merupakan flora normal dalam rongga mulut, tetapi apabila terjadi peningkatan populasi dapat berubah menjadi bakteri patogen.
Pengendalian plak merupakan langkah untuk mencegah pembentukan karies dan penyakit periodontal. Pengendalian plak dapat dilakukan baik secara mekanis menggunakan sikat gigi, maupun secara kimiawi menggunakan obat kumur atau pasta gigi. Langkah preventif tersebut dapat mengontrol jumlah bakteri Streptococcus mutans dalam rongga mulut (McDonald dan Avery, 2000). Perkembangan pasta gigi dalam beberapa tahun terakhir membuat fungsinya tidak sebatas hanya sediaan kosmetik. Pasta gigi sudah ditambahkan bahan-bahan aktif seperti fluoride untuk memutihkan dan memperkuat email gigi, enzim bagi pengguna dengan gigi yang sensitif, atau chlorhexidine sebagai bahan antibakteri. (Pratiwi, 2005).
antibakteri terhadap bakteri Streptococcus mutans penyebab karies pada gigi (Dwijayanti, 2011).
Pasta gigi minyak kayu manis merupakan pemanfaatan bahan alam untuk diformulasikan menjadi kosmetik. Pertimbangan utama dalam pemilihan bentuk sediaan pasta gigi adalah karena karakteristik minyak atsiri yang tidak stabil dalam penyimpanan dan lebih mudah teroksidasi menyebabkan kandungan sinamaldehid menjadi berkurang. Gelling agent merupakan bahan utama sediaan pasta gigi yang menjerat minyak kayu manis dalam suatu matriks sehingga terlindung dari proses oksidasi. Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) merupakan salah satu gellingagent
yang umum digunakan sebagai thickeningagent dan stabilizingagent dalam sediaan semi padatuntuk meningkatkan viskositas dan mencegah pemisahan komponen padat dan cair di dalamnya. HPMC umum digunakan dalam formulasi sediaan farmasi, seperti sediaan oral, tetes mata, nasal, dan topikal. HPMC bersifat tidak toksik, tidak mengiritasi, serta stabil pada pH 3 hingga 11 (Rogers, 2009).
tepat harus dapat menyediakan ikatan yang tidak terlalu kuat dengan minyak kayu manis, sehingga dapat terlepas dari sediaan.
Pengaruh peningkatan HPMC sebagai gellingagent dalam sediaan pasta gigi minyak kayu manis dianalisis statistik menggunakan software R 3.0.1 untuk melihat signifikansi perbedaan antar formula dengan konsentrasi HPMC yang berbeda.
1. Permasalahan
a. Bagaimana pengaruh peningkatan konsentrasi HPMC sebagai gelling agent
terhadap sifat fisik dan kestabilan sediaan pasta gigi minyak kayu manis meliputi viskositas dan daya lekat?
b. Apakah peningkatan konsentrasi HPMC dalam sediaan pasta gigi minyak kayu manis memberikan pengaruh dalam menghambat pertumbuhan bakteri
Streptococcus mutans?
c. Apakah sediaan pasta gigi minyak kayu manis memiliki potensi dalam mengiritasi membran mukosa?
2. Keaslian penelitian
Sejauh peneliti ketahui, berbagai penelitian mengenai HPMC sebagai
gelling agent dalam sediaan pasta gigi minyak kayu manis belum pernah dilakukan.
Adapun penelitian terkait yang telah dilakukan, yaitu Pengaruh Konsentrasi Sorbitol sebagai Humektan dalam Pasta Gigi Minyak Atsiri Kayu
Ekstrak Etanol Patikan Kebo (Euphorbia hirta L.) dengan Basis HPMC Tipe 2910 : Uji Sifat Fisik, Stabilitas Fisik, dan Aktivitas Antibakteri terhadap
Staphylococcus epidermidis (Jaelani, 2012).
3. Manfaat penelitian
a. Manfaat teoretis. Dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan sumbangan ilmiah bagi perkembangan ilmu pengetahuan mengenai HPMC sebagai gelling agent dalam formulasi pasta gigi minyak kayu manis yang dapat menghambat pertumbuhan bakteri Streptococcus mutans.
b. Manfaat praktis. Penelitian ini diharapkan dapat memberikan gambaran mengenai pengaruh peningkatan konsentrasi HPMC terhadap sifat fisik sediaan pasta gigi minyak kayu manis meliputi viskositas dan daya lekat sediaan, serta aktivitas antibakteri dalam menghambat pertumbuhan bakteri
Streptococcus mutans. Penelitian ini juga diharapkan dapat memberikan gambaran mengenai pasta gigi yang aman digunakan.
B. Tujuan Penelitian
1. Tujuan umum
2. Tujuan khusus
a. Mengetahui pengaruh peningkatan HPMC sebagai gelling agent terhadap sifat fisik dan kestabilan sediaan pasta gigi minyak kayu manis meliputi viskositas dan daya lekat.
b. Mengetahui pengaruh peningkatan HPMC dalam sediaan pasta gigi minyak kayu manis dalam menghambat pertumbuhan bakteri Streptococcus mutans.
7
BAB II
PENELAAHAN PUSTAKA
A. Kayu Manis (Cinnamomumburmannii Bl)
1. Kandungan kimia
Pada kulit batang kayu manis mengandung paling banyak cinnamic aldehyde atau sinamaldehid, sedangkan pada daun lebih banyak mengandung eugenol dibandingkan sinamaldehid (Bisset dan Wichtl, 2001). Minyak kayu manis mengandung cukup banyak aldehid, di antaranya adalah cinnamaldehyde
(70-88%), (E)-o-methoxy-cinnamaldehyde (3-15%), benzaldehyde (0,5–2%),
salicylaldehyde (0,2– %), cinnamyl acetate (0–6%), eugenol (<0,5 %) dan
coumarin (1,5 – 4 %) (Bruneton, 1999).
Wang dkk. (2009) melaporkan bahwa komponen utama minyak atsiri pada tanaman kayu manis yang berasal dari Guangzhou, China, adalah trans-sinamaldehid (60,72%), eugenol (17,62%), dan kumarin (13,39%).
Gambar 1. Komponen utama minyak kayu manis (Porel, 2014)
81-84,5%. Jayaprakasha, et al. (1997) mengidentifikasi buah tanaman kayu manis dan menemukan 34 senyawa dengan (E)-cinnamyl acetate (42-54%) dan
caryophyllene (9-14%) sebagai kandungan utama. Penelitian selanjutnya dari Jayaprakasha, etal. (2000) mengidentifikasi (E)-cinnamyl acetate (42%),
trans-α-bergamotene (8%) dan caryophyllene (7%) pada bunga tanaman kayu manis. Senyawa α-bergamotene (27,4%) dan α-copaene (23,1%) merupakan komponen utama yang terdapat pada pucuk tanaman kayu manis (Jayaprakasha, et al., 2002).
2. Kegunaan dan khasiat
Minyak atsiri mempunyai aktivitas sebagai antioksidan, ulcer, anti-diabetic, dan anti-inflammatory (Jakhetia, et.al., 2010). Selain itu, minyak atsiri dari kulit batang kayu manis juga berkhasiat sebagai antibakteri dan fungisidal karena adanya kandungan dari sinamaldehid (Bisset dan Wichtl, 2001).
Penggunaan minyak kayu manis secara umum sebagai flavoring agent
untuk bumbu masakan dengan aroma yang tajam maupun sebagai bahan dalam pengobatan tradisional, misalnya sebagai peluruh kentut (karminatif). Minyak kayu manis mempunyai sifat antiseptik (Robbers, Speedie, dan Tyler, 1996).
B. Gigi
1. Struktur gigi
Gigi merupakan organ pertama dalam proses pencernaan, yang berfungsi untuk mengunyah (mastikasi), motilitas mulut yang melibatkan pengirisan, perobekan, penggilingan, dan pencampuran makanan oleh gigi. Gigi tertanam kuat di gusi dan menonjol dari tulang rahang. Bagian gigi yang terlihat dilapisi oleh email, struktur paling keras di tubuh. Email terbentuk sebelum gigi tumbuh oleh sel-sel khusus yang lenyap sewaktu gigi muncul (Sherwood, 2007).
Secara makroskopik, gigi terdiri atas mahkota (bagian di atas gusi) dan akar (bagian yang tertanam dalam gusi), bagian yang memisahkan keduanya disebut leher (Rieger, 2000). Lapisan terluar gigi disebut enamel dan lapisan terdalam gigi adalah pulpa, lapisan diantaranya disebut dentin (Fonseca, 2006).
Gambar 2. Struktur gigi (Simon, 2006)
Lapisan luar gigi dibentuk oleh enamelum (email) yang sangat keras, di lapisan bawahnya terdapat lapisan dentinum dan di bawahnya lagi terdapat pulpa dentis yang berisi pembuluh darah dan saraf. Setiap gigi difiksasi di alveoli
penggunaan istilah periodontium secara klinik yang mempunyai arti “cementum
beserta membrane periodontium dan alveolus.” (Wibowo, 2009).
2. Karies gigi
Karies gigi adalah penyakit jaringan keras gigi yang ditandai dengan terjadinya dekalsifikasi bagian anorganik dan diikuti dengan disintegrasi substansi organik gigi (Rieger, 2000). Hal ini diakibatkan oleh terganggunya keseimbangan antara email dengan lingkungan di sekitarnya yang disebabkan oleh pembentukan asam mikrobial dari medium makanan bakteri yang dilanjutkan dengan timbulnya destruksi komponen-komponen organik yang akhirnya terjadi kavitasi (pembentukan lubang) (Schuurs, 1993).
Bakteri yang berperan penting dalam pembentukan plak gigi adalah bakteri yang mempunyai kemampuan untuk membentuk polisakarida ekstraseluler, yaitu Streptococcus. Bakteri Streptococcus yang ditemukan dalam jumlah besar pada plak penderita karies adalah Streptococcus mutans.
menyebabkan demineralisasi email. Jika proses ini terus menerus terjadi dan tidak dilakukan penanggulangan, hal inilah yang mampu memicu timbulnya karies gigi (Panjaitan,1997).
Mekanisme saliva dalam menghambat pertumbuhan bakteri
Streptococcusmutans dalam rongga mulut :
a. Enzim lisozim memutuskan ikatan β-1,4-glikosida antara asam-N-asetil glukosamin dengan asam-N-asetil muramat pada peptidoglikan sehingga dapat merusak dinding sel bakteri (protoplas). Kemudian air masuk ke dalam sel dan menyebabkan sel menggelembung dan lisis. Enzim lisozim dapat membunuh bakteri bila lingkungan tempat bakteri tersebut tumbuh tidak isotonis (konsentrasi zat terlarut di dalam sel dan di luar sel (lingkugan) seimbang, sehingga sekalipun dinding bakteri rusak, air tidak masuk ke dalam sel dan persitiwa lisis sel tidak terjadi (Madigan, Martinko, Dunlap, dan Clark, 2009).
b. Imunoglobulin A (IgA) mengurangi kemampuan bakteri melekat dengan membran mukosa dan permukaan gigi (Doifode dan Damle, 2011).
c. Laktoferin mempunyai kemampuan dalam mengikat ion besi pada bakteri, yang mana merupakan komponen penting dalam pertumbuhan bakteri (Adlerova, Bartoskova, dan Faldyna, 2008).
dan menghambat enzim glikolitik bakteri seperti heksokinase, aldolase, enolase, dan piruvatkinase yang mana pada enzim tersebut mengandung sulfihidril pokok dan histidin yang penting untuk pertumbuhan bakteri (Anonim, 2012).
C. Streptococcusmutans
Sel bakteri Streptococcus mutans berbentuk bulat atau lonjong dengan diameter 1-2 µm merupakan bakteri gram positif. Koloni berpasangan atau berantai, tidak membentuk spora, dan tidak bergerak (non motil). Steptococcusmutans bersifat anaerob fakultatif, mampu bertahan hidup pada lingkungan yang mengandung oksigen. Bakteri ini tumbuh secara optimal pada suhu 18 – 400C (Collier, Balows, dan Sussman, 1998).
Gambar 3. Streptococcus mutans (Anonim, 2010).
Pada kasus yang parah, bakteri dapat memicu kerusakan pembuluh jantung dan menyebabkan gagal jantung kongestif (Richard dan Huemer, 2008).
Beberapa organisme diketahui ikut berperan dalam menyebabkan karies, yaitu Lactobacillus acidophilus, Streptococcus mutans, dan Actinomyces odontolyticus. Organisme tersebut merupakan flora normal yang terdapat dalam mulut dengan menghasilkan asam laktat melalui proses fermentasi karbohidrat dan kemudian melekat pada permukaan gigi (Cappucino dan Sherman, 2010).
Streptococcus mutans dapat memproduksi enzim ekstraseluler glukosiltransferase (GTase) dan fruktosiltransferase (FTase) sehingga menghasilkan polisakarida ekstraseluler yaitu glukan dan fruktan. Polisakarida ini terutama glukan (dekstran) sangat penting dalam pembentukan plak gigi dan patogenesis karies gigi (Hamada dan Slade, 1980).
D. Uji Daya Antibakteri
Tujuan dari pengujian ini adalah untuk mengetahui kemampuan suatu agen dalam menghambat maupun membunuh bakteri tertentu. Ada beberapa metode dalam melakukan pengujian daya antibakteri, yaitu :
1. Metode difusi
Prinsip metode difusi adalah pengukuran potensi antibakteri berdasarkan pengamatan diameter daerah hambatan bakteri karena berdifusinya obat dari titik awal pemberian ke daerah difusi (Jawetz, Melnick, dan Adelberg, 1996). Ada beberapa cara dalam melakukan metode difusi ini, yaitu :
a. Cara sumuran
Cara ini dilakukan dengan menginokuasi bakteri ke media kemudian setelah memadat, dibuat sumuran dengan diameter tertentu dan tegak lurus dengan permukaan media. Selanjutnya ke dalam sumuran tersebut dimasukkan agen antibakteri. Daya antibakteri yang diukur adalah diameter zona jernih yang dihasilkan di sekitar sumuran (Pratiwi, 2008). b. Cara paperdisc
Agen antibakteri yang diformulasikan ke dalam suatu bentuk sediaan topikal memiliki beberapa faktor yang dapat mempengaruhi pelepasan agen antibakteri dari basis sediaan topical tersebut. Kecepatan pelepasan agen antibakteri dari basis memegang peran penting terkait aktivitas terapetik dari agen antibakteri. Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi pelepasan agen antibakteri dari basis sediaan topikal di antaranya adalah :
a. Faktor fisika kimia
Faktor fisika kimia yang dapat mempengaruhi pelepasan agen antibakteri dari basis sediaan topikal yaitu :
1) Kelarutan dari agen antibakteri atau afinitas agen terhadap pembawa. Agen antibakteri yang sangat larut dalam basis dan memiliki afinitas kuat terhadap bahan pembawanya, menunjukkan koefisien difusi yang rendah, sehingga pelepasan agen antibakteri dari bahan pembawa menjadi lambat, demikian pula sebaliknya.
2) Jenis basis sediaan topikal. Jenis basis dari sediaan topikal memiliki sifat yang berbeda-beda, misalnya mengenai pH, viskositas, polaritas, dan lain-lain, sehingga dapat mempengaruhi pelepasan agen antibakteri dari basis (Kavanagh, 1974).
b. Faktor biologis
1) Pertumbuhan bakteri dalam media. Bakteri merupakan makhluk hidup bersel satu (uniseluler) yang memperbanyak diri dengan cara pembelahan sel. Agen antibakteri menghambat pertumbuhan bakteri tersebut.
2) Aktivitas antibakteri. Berdasarkan sifat toksisitas selektif, agen antibakteri dapat bersifat menghambat pertumbuhan bakteri (bakteriostatik) dan dapat bersifat membunuh bakteri (bakteriosida) (Jawetz, et.al., 1995)
2. Metode dilusi
Metode dilusi dapat digunakan untuk menentukan kadar hambat minimal (KHM), yaitu konsentrasi terendah yang dapat menghambat pertumbuhan bakteri, dan menentukan Kadar Bunuh Minimal (KBM) yaitu konsentrasi terendah yang dapat membunuh bakteri. Prinsip dari metode dilusi adalah pengenceran senywa antibakteri dalam beberapa konsentrasi dalam media cair yang ditambahkan bakteri uji hingga didapatkan larutan uji agen antibakteri pada kadar terkecil yang terlihat jernih tanpa adanya bakteri uji ditetapkan sebagai KHM. Larutan yang ditetapkan sebagai KHM selanjutnya dikultur ulang pada media cair tanpa penambahan mikrobia uji ataupun agen antibakteri. Media cair yang tetap terlihat jernih setelah inkubasi ditetapkan sebagai KBM (Pratiwi, 2008).
bakteri uji yang tampak berdasarkan kekeruhan media. Media yang berisi konsentrasi senyawa antibakteri yang dapat menghambat pertumbuhan bakteri terlihat memiliki kekeruhan yang paling tipis dibandingkan dengan konsentrasi senyawa antibakteri yang tidak menghambat pertumbuhan. Konsentrasi senyawa antibakteri yang dapat membunuh bakteri memberikan hasil berupa media yang tidak tampak adanya pertumbuhan bakteri pada saat di streak ke media lain. Potensi antibakteri dapat ditentukan dengan melihat konsentrasi terendah yang dapat menghambat/ membunuh bakteri (McKane dan Kandel, 1996).
E. Pasta Gigi 1. Definisi
Pasta gigi adalah sistem dispersi yang mengandung air dan cairan larut air, minyak maupun zat padat yang terlarut maupun tak terlarut. Oleh karena itu, pasta gigi merupakan dispersi padatan dalam pembawa cairan (Garlen, 1996).
2. Bahan-bahan dalam sediaan pasta gigi
Pasta gigi pada umumnya terdiri atas :
a. Abrasive berfungsi untuk membersihkan atau menghilangkan sisa-sisa makanan yang menyangkut pada gigi. Pada umumnya abrasive yang digunakan sebanyak setengah dari total formula (Young, 1972). Penggunaan
b. Humektan berfungsi untuk menghindari terjadinya pengeringan dan pengerasan pasta. Bahan paling baik untuk digunakan adalah gliserin, karena gliserin mudah untuk membuat pasta menjadi non-drying paste (Young, 1972). Humektan yang biasanya digunakan pada pasta gigi adalah gliserin, sorbitol, propilen glikol dan polietilen glikol (Mitsui, 1997).
c. Agen deterjen dan foaming berfungsi dalam membasahi gigi dan partikel makanan yang tertinggal pada gigi serta mengemulsikan mukus. Bahan yang sering digunakan adalah sodium lauril sulfat (Young, 1972). Agen pembentuk busa atau surfaktan yang biasanya digunakan pada level 0,5-2% untuk membentuk busa yang diinginkan (Garlen, 1996).
d. Binder atau agen pengikat berfungsi untuk mencegah terjadinya pemisahan bahan pasta. Agen yang lazim digunakan adalah pati, gum tragacanth, sodium alginat, modified irish moss (sangat baik dan stabil), dan propilen glikol (Young, 1972). Binder digunakan untuk mencegah pemisahan fase padat dan fase cair pada pasta gigi, memberikan viskositas yang sesuai serta membentuk pasta gigi. Selain itu, binder juga memberikan pengaruh dalam dispersi dan pembilasan pasta gigi dalam rongga mulut (Mitsui, 1997). e. Pemanis berfungsi untuk memberikan rasa manis pada pasta atau
memperbaiki rasa dari pasta gigi (Garlen, 1996). Yang sering digunakan adalah sakarin dengan konsentrasi 0.1 – 1.3 %.
g. Bahan pengawet. Pada umumnya, penggunaan air, humektan, dan gom alami pada sediaan pasta gigi memungkinkan untuk terjadinya pertumbuhan mikrobia. Oleh karena itu, adanya pengawet seperti metil paraben biasanya digunakan pada konsentrasi 0,05-0,2% (Garlen, 1996). Pengawet haruslah bersifat non toksik dan berfungsi untuk menjaga struktur fisik, kimia, dan biologi pasta, seperti sodium benzoat (Young, 1972).
3. Mekanisme pembersihan gigi oleh pasta gigi
Abrasive pada pasta gigi mengangkat plak, pelikel, kotoran, sisa makanan, dan kotoran lainnya yang menempel pada permukaan gigi. Mekanisme pembersihan gigi oleh abrasive ini adalah secara mekanis yang dibantu dengan penggunaan sikat gigi. Dengan penggunaan sikat gigi maka abrasive juga dapat masuk sampai sela-sela gigi sehingga kotoran yang ada di sela-sela gigi dan plak yang terdapat pada permukaan gigi tersebut terangkat. Ketika kotoran dan plak pada gigi sudah terangkat maka kotoran dan plak tersebut dapat terangkat dengan mudah dan dibilas dengan air pada saat proses berkumur (Garlen, 1996).
4. Kontrol Kualitas Pasta Gigi
Sifat fisik yang dipengaruhi oleh komposisi bahan dalam formula pasta gigi antara lain densitas, viskositas, cohesiveness, extrudability, dan sag.
Penetapan nilai densitas pasta gigi berfungsi untuk mengetahui terjadinya aerasi berlebih pada proses pembuatan. Oleh karena itu, penetapan densitas dapat membantu verifikasi ketepatan proses pembuatan pasta gigi (Garlen, 1996). Densitas pasta gigi dapat diukur menggunakan piknometer alumunium. Alat ini dapat menjamin presisi volume pasta gigi. Densitas pasta gigi dapat diketahui dengan membagi massa pasta gigi dengan massa air pada volume yang sama (Garlen, 1996).
dibutuhkan untuk membuatnya mengalir pada kecepatan tertentu (Voigt, 1994).
c. Cohesiveness. Tidak ada standar industri dalam pengukuran cohesiveness. Meskipun demikian, cohesiveness dapat diukur dengan cara mengeluarkan pasta gigi dengan massa tertentu dari tube ke atas lapisan baja kemudian dialiri dengan aliran air yang kecepatannya konstan. Massa pasta gigi harus diketahui dengan tepat. Lama waktu yang dibutuhkan untuk menghilangkan semua pasta gigi pada lapisan baja tersebut dinilai sebagai cohesiveness. Pasta gigi yang ingin diuji dibandingkan dengan pasta gigi kontrol yang memiliki cohesiveness yang baik. Pengukuran ini terjamin keterulangannya jika massa, kecepatan alir dan tekanan aliran air dibuat konstan dan sama (Garlen,1996).
d. Extrudability. Extrudability diukur sebagai kekuatan untuk menekan keluar pasta gigi dari dalam tube. Nilai extrudability dipengaruhi oleh kombinasi konsistensi pasta gigi dengan diameter tube. Uji extrudability dapat dilakukan dengan cara meletakkan tube pasta gigi yang telah dibuka tutupnya di atas sebuah kertas. Beban diletakkan di atas bagian horizontal tube. Peningkatan beban dilakukan setiap 100 gram hingga pasta gigi keluar dari tube (Garlen, 1996).
gigi. Sifat ini dapat diukur dengan cara menekan keluar pasta gigi dari tube ke atas sikat gigi, kaca atau lembaran kertas. Nilai sag pasta gigi sebaiknya sekecil mungkin setelah didiamkan selama 1 menit (Garlen, 1996).
F. HydroxypropylMethylcellulose
Hydroxypropyl methhylcellulose (HPMC) digunakan dalam formulasi gel karena dapat menghasilkan gel yang stabil dan jernih. Konsentrasi HPMC dalam sediaan topikal adalah 2-4%, stabil pada pH 5,5-8. (Rogers, 2009).
Gambar 5. Struktur kimia hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) (Rogers, 2009)
HPMC merupakan selulosa eter nonionik yang berupa serbuk berwarna putih atau putih kekuningan. Nama lain dari HPMC adalah hypromellose, methocel,
methylcellulose propylene glycol ether. HPMC biasa digunakan sebagai bahan pelapis (coating agent), agen pendispersi, agen pengemulsi, penstabil emulsi,
Gambar 6. Bentuk kristal hydroxypropyl methylcellulose (Rogers, 2009)
Larutan HPMC berwarna transparan, namun ketika dipanaskan pada temperatur tertentu larutan HPMC dapat menjadi keruh dan membentuk larutan viskos seperti gel. Namun kembali menjadi larutan yang jernih kembali setelah didinginkan. HPMC dengan viskositas kecil maka memiliki kelarutan yang lebih tinggi (Bee dan Rahman, 2010).
G. Landasan Teori
Bakteri yang berperan penting dalam pembentukan plak gigi adalah bakteri yang mempunyai kemampuan untuk membentuk polisakarida ekstraseluler, yaitu
Streptococcus mutans. Plak yang terbentuk disebabkan sukrosa yang berasal dari makanan didegradasi oleh aktivitas enzimatik Streptococcus mutans menjadi glukosa dan fruktosa yang selanjutnya diubah secara fermentasi menjadi polisakarida ekstraseluler atau glukan (Panjaitan, 1997).
Adanya kemampuan menghambat dan merusak dari sinamaldehid dalam minyak kayu manis dapat digunakan untuk menghambat pertumbuhan Streptococcus mutans (Dwijayanti, 2011). Formulasi pasta gigi minyak kayu manis merupakan cara alternatif untuk menghambat pertumbuhan bakteri Streptococcus mutans.
hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) merupakan turunan selulosa yang umum digunakan dalam pembuatan sediaan topikal sebagai gelling agent. Kelarutan HPMC bervariasi bergantung pada viskositasnya. HPMC dengan viskositas kecil maka memiliki kelarutan yang lebih tinggi (Bee dan Rahman, 2010). Konsentrasi gelling agent yang tepat harus dapat menyediakan ikatan yang tidak terlalu kuat dengan obat, sehingga minyak kayu manis mudah terlepas dari sediaan. Pengujian kontrol kualitas terhadap sediaan pasta gigi minyak kayu manis meliputi pengamatan organoleptis, pH sediaan, viskositas, dan daya lekat (Garlen, 1996).
membunuh bakteri Streptococcus mutans. Salah satu metode yang digunakan adalah difusi sumuran (Pratiwi, 2008).
Pengaruh peningkatan konsentrasi HPMC terhadap sifat fisik sediaan pasta gigi minyak kayu manis dianalisis statistik menggunakan software R 3.0.1. Sifat fisik dan stabilitas sediaan dilihat berdasarkan pengukuran viskositas dan daya lekat. Aktivitas antibakteri pasta gigi minyak kayu manis terhadap Streptococcus mutans
diukur berdasarkan diameter zona hambat yang dihasilkan
H. Hipotesis
26
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
A. Jenis dan Rancangan Penelitian
Penelitian ini merupakan rancangan eksperimental murni.
B. Variabel Penelitian
1. Variabel bebas. Variabel bebas pada penelitian ini adalah variasi konsentrasi
hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) sebagai gelling agent.
2. Variabel tergantung. Variabel tergantung pada penelitian ini adalah karakteristik fisik dan stabilitas pasta gigi meliputi organoleptis, pH, viskositas, dan daya lekat sediaan, serta diameter zona hambat pada pengujian aktivitas antibakteri.
3. Variabel pengacau terkendali. Variabel pengacau terkendali pada penelitian ini adalah lama penyimpanan, sifat dari wadah penyimpanan, dan intensitas cahaya. 4. Variabel pengacau tak terkendali. Variabel pengacau tak terkendali pada
penelitian ini adalah suhu penyimpanan dan kelembaban ruangan.
C. Definisi Operasional
2. Pasta gigi adalah sediaan semi padat yang mengandung satu atau lebih bahan obat yang ditujukan untuk membersihkan, memutihkan, dan menghilangkan noda pada permukaan gigi.
3. Streptococcus mutans merupakan biakan murni yang diperoleh dari Laboratorium Balai Kesehatan Yogyakarta.
4. Daya antibakteri adalah kemampuan minyak kayu manis atau pasta gigi minyak kayu manis dalam menghambat atau membunuh Streptococcus mutans yang memiliki perbedaan bermakna dibandingkan dengan kontrol negatif.
5. Metode difusi sumuran adalah metode yang digunakan untuk mengukur daya hambat minyak kayu manis terhadap Streptococcus mutans dengan cara mengukur zona jernih (zona hambat) di sekitar sumuran.
6. KHM adalah konsentrasi minyak kayu manis terendah yang dapat menghambat pertumbuhan Streptococcus mutans.
7. KBM adalah konsentrasi minyak kayu manis terendah yang dapat membunuh
Streptococcus mutans.
8. Metode dilusi padat adalah metode penentuan KHM dan KBM minyak kayu manis dengan cara membuat seri konsentrasi minyak, kemudian dicampurkan pada media yang mengandung bakteri uji.
10.Viskositas adalah suatu pertahanan dari suatu cairan untuk mengalir. Viskositas optimum pada penelitian ini adalah viskositas yang sesuai pasta gigi yang telah beredar di pasaran yaitu sebesar 300-600 d.Pa.s.
11.Stabilitas pasta gigi ditentukan dari besarnya nilai pergeseran viskositas antara sebelum dan sesudah penyimpanan selama 1 bulan yaitu <10%.
12.Slug Mucosal Irritation (SMI) assay adalah suatu metode pengujian kerusakan jaringan dan iritasi pada mukosa menggunakan slug.
D. Bahan Penelitian
Bahan-bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah minyak atsiri kayu manis (PT. Eteris Nusantara), bakteri Streptococcus mutans (Balai Laboratorium Kesehatan, Yogyakarta), Trypton Soya Agar (Oxoid), Trypton Soya Broth (Oxoid),
E. Alat Penelitian
Alat-alat yang digunakan pada penelitian ini adalah Microbiological Safety Cabinet (Laboratorium Mikrobiologi Fakultas Farmasi Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta), autoklaf (MODEL KT-40, ALP Co. Ltd Midorigouka, Japan), oven (MEMMERT), timbangan (METTLER TOLEDO GB 3002, Switzerland), piknometer (Pyrex, Iwaki Glass), Viscometer seri VT 04 (Rion, Japan), mikropipet, alat-alat gelas (Pyrex), jarum ose, pelubang sumuran, mortir-stamper, dan tube pasta gigi.
F. Tata Cara Penelitian 1. Identifikasi dan verifikasi minyak kayu manis
a. Pengamatan organoleptis. Dilakukan pengamatan organoleptis terhadap minyak kayu manis yang digunakan dalam penelitian, meliputi : bentuk, warna, dan bau.
1,468 (skala tengah), dan skala 3 untuk indeks bias 1,468 – 1,520 (skala sebelah kanan)
Ujung hand refractometer diarahkan ke arah cahaya yang terang, dilihat melalui lensa sambil diputar-putar hingga skala terlihat jelas. Tampak garis batas yang memisahkan sisi yang terang dan gelap pada bagian atas dan bawah. Jika garis batas berwarna atau tidak jelas, maka ring diputar untuk menghilangkan warna hingga batas terlihat jelas.
2. Sterilisasi peralatan dan media
Peralatan yang digunakan dalam penelitian (terutama yang berhubungan dengan bakteri uji seperti tabung reaksi dan cawan petri) disterilisasi menggunakan autoklaf pada suhu 121°C dan tekanan 1 atm selama 20 menit. Untuk pipet ukur disterilisasi menggunakan oven pada suhu 50°C.
3. Penyiapan media
Media yang digunakan dalam penelitian ini adalah Trypton Soya Agar (TSA) dan Trypton Soya Broth (TSB). Pemilihan kedua media tersebut terkait nutrisi yang sesuai bagi pertumbuhan bakteri Streptococcus mutans. Komposisi pembuatan adalah 1 gram TSA / 25 mL akuades dan 1 gram TSB / 33,2 mL akuades. Setelah media dipanaskan menggunakan hot plate dengan bantuan
stearer, media tersebut disterilisasi menggunakan autoklaf pada suhu 121°C dan tekanan 1 atm selama 15 menit.
Untuk penyiapan stok mikroba uji, media TSA yang sudah steril dikondisikan dalam keadaan miring di tabung reaksi. Setelah memadat, media siap digunakan untuk reisolasi bakteri Streptococcus mutans.
4. Pembuatan suspensi bakteri
Sebanyak 1-3 ose isolat murni bakteri Streptococcus mutans
standar Mc Farland 0,5. Pembuatan suspensi bakteri dilakukan di
Microbiological Safety Cabinet (MSC).
5. Uji aktivitas antibakteri minyak kayu manis terhadap bakteri Streptococcus mutans dengan metode difusi sumuran.
Pengujian potensi daya antibakteri minyak kayu manis terhadap bakteri
Streptococcus mutans dilakukan dengan pembuatan sumuran pada media yang dibuat dengan menggunakan metode double layer, dimana sebanyak 10 mL media TSA dituang ke dalam petri sebagai base layer kemudian dibiarkan memadat terlebih dahulu. Sebanyak 0,2 mL suspensi bakteri Streptococcus mutans yang sudah disetarakan dengan larutan standar McFarland 0,5 diinokulasikan ke dalam 30 mL media TSA pada suhu 45-50°C (sebagai seed layer), lalu dituang ke dalam petri berisi base layer yang sudah memadat. Setelah memadat, lalu dibuat sumuran sampai batas antara base layer dan seed layer secara aseptis.
sebanyak 0,020 mL. Proses pengerjaan dilakukan di Microbiological Safety Cabinet (MSC).
Setelah diinkubasi selama 24 jam pada suhu 37°C, lalu diukur zona hambat yang terbentuk menggunakan jangka sorong digital. Diameter zona hambat yang terbentuk dikurangi diameter sumuran yang digunakan yaitu 7 mm. Daya antibakteri diamati berdasarkan diameter zona hambat yang dihasilkan dibandingkan dengan kontrol negatif.
6. Penentuan nilai KHM dan KBM minyak kayu manis
ada kekeruhan. Hasil pengamatan dianalisis untuk mendapatkan konsentrasi atau Kadar Hambat Minimal (KHM) minyak kayu manis. b. Uji penegasan KHM dan KBM dengan metode streak plate. Media TSA
dibuat dengan mencampurkan sebanyak 1,33 gram serbuk TSA dan 33 mL akuades. Kemudian media disterilisasi menggunakan autoklaf pada suhu 121°C dan tekanan 1 atm selama 15 menit. Setelah media TSA jadi, lalu dituang ke dalam petri steril dan biarkan hingga memadat. Kemudian dilakukan penggoresan bakteri dari hasil uji dilusi padat ke media TSA baru dengan metode streak plate. Diamati hasilnya setelah diinkubasi selama 24 jam pada suhu 37°C. Bila ditemukan adanya pertumbuhan, dilakukan uji penegasan kedua dengan melakukan penggoresan dari hasil uji penegasan pertama ke media TSA baru dengan metode streak plate. Setelah diinkubasi kembali selama 24 jam pada suhu 37°C, bila pada petri masih menunjukkan pertumbuhan bakteri maka dinyatakan sebagai nilai KHM. Sedangkan bila pada petri tidak menunjukkan pertumbuhan bakteri maka dinyatakan sebagai nilai KBM.
7. Penentuan kerapatan minyak kayu manis pada kadar bunuh minimum (KBM)
kapiler piknometer ditutup dan dibiarkan suhu air dalam piknometer mencapai suhu kamar. Cairan yang menempel di dinding luar piknometer diusap dan ditimbang kembali dengan seksama. Hitung minyak kayu manis pada KBM.
8. Formula pasta gigi
Tabel I. Formula pasta gigi minyak kayu manis (100 g)
Bahan pasta gigi F1 (g) F2 (g) F3 (g) F4 (g) F5 (g) F6 (g)
Bahan-bahan yang digunakan dalam pembuatan pasta gigi ditimbang sesuai dengan formula. HPMC dikembangkan dalam 18 mL gliserin selama 15 menit dalam mortir besar. Pada cawan porselen lainnya, metil paraben dan sodium lauril sulfat masing-masing dilarutkan dalam sisa gliserin. Minyak kayu manis dan minyak pipermint dicampurkan dalam cawan porselen, lalu diaduk menggunakan batang pengaduk sampai homogen.
Sebagian sorbitol ditambahkan pada campuran HPMC yang sudah dikembangkan dengan gliserin dalam mortir selama 15 menit. Kemudian xylitol
paraben dan campuran minyak kayu manis dan pepermint dimasukkan dalam campuran. Setelah homogen, campuran ditambahkan kalsium karbonat sedikit demi sedikit. Bila campuran ini menjadi kering atau keras, tambahkan sodium lauril sulfat yang sudah dilarutkan gliserin sedikit demi sediki. Pada tahap akhir pembuatan, campuran ditambahkan sisa sorbitol dan diaduk selama 3 menit sampai homogen.
10.Pengujian sifat fisik pasta gigi minyak kayu manis
a. Uji organoleptis. Pengamatan organoleptis terhadap pasta gigi minyak kayu manis, meliputi bentuk, warna, dan bau.
b. Uji pH. Pengukuran pH pasta gigi dilakukan dengan menggunakan kertas indikator pH. Pengukuran pH dilakukan 48 jam setelah pembuatan, 7 hari, 14 hari, 21 hari, dan 28 hari penyimpanan.
c. Uji viskositas. Pengukuran viskositas dilakukan dengan menggunakan alat Viscometer Rion seri VT 04. Pasta gigi dimasukan ke dalam wadah hingga penuh dan di pasang pada portable viscotester. Viskositas pasta gigi diketahui dengan mengamati gerakan jarum penunjuk viskositas. Uji ini dilakukan 48 jam setelah pembuatan untuk mengetahui efek faktor terhadap viskositas. Sedangkan untuk memonitor perubahan viskositas, dilakukan pengukuran viskositas pada 7 hari, 14 hari, 21 hari, dan 28 hari penyimpanan.
objek, kemudian ditutup bagian atasnya dengan gelas objek dan ditimpa menggunakan beban 1 kg selama 2 menit. Alat pengujian daya lekat dipreparasi sedemikin rupa, kemudian beban seberat 80 gram ditempatkan pada bagian ujung alat yang menggantung. Pengukuran dihentikan setelah kedua gelas objek terpisah.
11.Uji aktivitas antibakteri pasta gigi minyak kayu manis terhadap
Streptococcusmutans dengan metode difusi sumuran.
Media TSA dibuat dengan mencampurkan sebanyak 32 gram serbuk TSA dan 800 mL akuades. Media TSB dibuat dengan mencampurkan sebanyak 1,5 gram serbuk TSB dan 50 mL akuades. Kedua media tersebut disterilisasi menggunakan autoklaf pada suhu 121°C dan tekanan 1 atm selama 15 menit.
Untuk pengujian aktivitas antibakteri, setiap formula pasta gigi direplikasi sebanyak 3 kali menggunakan 3 petri. Setiap petri yang berisi media TSA dibuat sumuran sebanyak 4 lubang menggunakan pelubang berdiameter 7 mm. Setiap sumuran diisi dengan pasta gigi (sampel) sesuai formula, kontrol negatif (basis pasta), kontrol positif (pasta gigi merk X), dan minyak kayu manis KBM menggunakan spuit injeksi 1 ml masing-masing sebanyak 0,020 ml. Pembuatan lubang sumuran sampai batas antara base layer dan seed layer supaya destilat tidak menyebar pada dasar cawan petri. Proses pengerjaan dilakukan di
Microbiological Safety Cabinet (MSC).
Setelah diinkubasi selama 24 jam pada suhu 37°C, lalu diukur zona hambat yang terbentuk menggunakan jangka sorong digital. Diameter zona hambat yang terbentuk dikurangi diameter sumuran yang digunakan yaitu 7 mm. Aktivitas antibakteri diamati berdasarkan diameter zona hambat yang dihasilkan dibandingkan antar formulanya.
12.Uji iritasi pasta gigi minyak kayu manis dengan metode Slug Mucosal Irritation (SMI) assay.
a. Penimbangan mukus. Slug (Arion lusitanicus) dipilih dan ditimbang dengan berat antara 2,5 – 3 gram. Petri kosong ditimbang dan ditambah dengan 500 mg sampel, kemudian petri dan sampel tersebut ditimbang kembali. Slug
𝑀𝑃 =𝑏𝑒𝑟𝑎𝑡𝑚𝑢𝑘𝑢𝑠 (𝑔𝑟𝑎𝑚)
𝑏𝑒𝑟𝑎𝑡𝑠𝑖𝑝𝑢𝑡 (𝑔𝑟𝑎𝑚) × 100%
MP tersebut diklasifikasikan menjadi 4 kategori yaitu tidak mengiritasi (non irritating) bila produksi mukus <15%, mengiritasi ringan (mild), bila produksi mukus 15-20%, mengiritasi sedang (moderate), bila produksi mukus 20-25%, dan mengiritasi berat (severe), bila produksi mukus >25%
G. Analisis Data
Data yang diperoleh dalam penelitian ini adalah data sifat fisik pasta gigi minyak kayu manis dan aktivitas antibakteri pasta gigi minyak kayu manis dengan variasi konsentrasi hydroxypropyl methylcellulose (HPMC). Analisis statistik data menggunakan software R versi 3.0.1. untuk melihat signifikansi perbedaan dari data yang diperoleh.
Uji normalitas data menggunakan Shapiro-Wilk normality test. Suatu data dikatakan terdistribusi normal apabila mempunyai probability value (p-value) > 0,05. Kemudian dilakukan uji Levene’s Test dan Variances Test untuk mengetahui homogenitas dan variansi data.
ANAVA, apabila diperoleh probability value (p-value) < 0,05 maka dapat disimpulkan bahwa paling tidak terdapat perbedaan signfikansi dalam kelompok data. Dari hasil uji post hoc menggunakan TukeyHSD bila nilai p.adj < 0,05 maka dapat disimpulkan bahwa data dua kelompok tersebut berbeda signifikan.
41
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Identifikasi dan Verifikasi Bahan Penelitian
Tujuan identifikasi bahan penelitian adalah untuk menjamin keaslian minyak kayu manis berdasarkan pengamatan organoleptis, bobot jenis, dan indeks bias. Bahan penelitian diperoleh dari CV Eteris Nusantara disertai dengan Certificate of Analysis (CoA). Minyak kayu manis merupakan suatu cairan kental yang mudah menguap, berwarna kuning hingga kecokelatan, dan memiliki rasa yang pedas serta aroma yang khas (Robbers, 1996). Hasil verifikasi minyak kayu manis dijabarkan dalam Tabel II.
Tabel II. Verifikasi minyak kayu manis
Pengujian Hasil Verifikasi Certificate of Analysis
Badan Standarisasi Nasional
(2006) Pengamatan
Organoleptis
Berbentuk cair Berbentuk cair Berbentuk cair Berwarna kuning Berwarna kuning Berwarna kuning muda
hingga cokelat muda Aroma khas kayu manis Aroma tajam, khas kayu
manis
Aroma khas kayu manis
Bobot jenis 1,0162 ± 0,0001 1,013 1,008 – 1,030 Indeks bias 1,5621 ± 0,0099 1,580 1,559 – 1,595
sesuai dengan CoA dan memenuhi persyaratan yang ditetapkan oleh Badan Standarisasi Nasional sebagai minyak kayu manis yang terstandar.
B. Penentuan Konsentrasi Bunuh Minimum (KBM) Minyak Kayu Manis terhadap
Streptococcusmutans
Penentuan konsentrasi bunuh minimum (KBM) minyak kayu manis bertujuan memperoleh konsentrasi terendah yang digunakan dalam formulasi pasta gigi minyak kayu manis untuk menghambat pertumbuhan Streptococcusmutans.
Uji pendahuluan dilakukan sebagai langkah pertama untuk mengetahui potensi antibakteri minyak kayu manis dalam menghambat pertumbuhan
Streptococcus mutans dan memprediksi rentang KBM minyak kayu manis dengan melihat zona hambat yang terbentuk dari beberapa konsentrasi. Hasil pengukuran diameter zona hambat minyak kayu manis terhadap bakteri Streptococcus mutans
disajikan pada Gambar 7.
Gambar 7. Diagram pengukuran diameter zona hambat minyak kayu manis terhadap Streptococcus mutans
Berdasarkan hasil pengamatan diketahui bahwa semakin meningkat konsentrasi minyak kayu manis, maka semakin besar diameter zona hambat yang dihasilkan. Hasil ini sesuai dengan penelitian Dwijayanti (2011) yang membuktikan bahwa minyak kayu manis dapat menghambat pertumbuhan Streptococcus mutans. Kandungan utama dalam minyak kayu manis yang mempunyai aktivitas antibakteri dan fungsidal adalah sinamaldehid (Prasetya dan Ngadiwiyana, 2006). Burt (2004) melaporkan bahwa sinamaldehid dapat menghambat pertumbuhan bakteri dengan membentuk ikatan antara gugus karbonil sinnamaldehid dan enzim dekarboksilase pada bakteri sehingga proses replikasi dan sintesis protein terhambat. Mekanisme lain minyak atsiri dalam menghambat pertumbuhan bakteri antara lain dengan mendegradasi dinding sel, merusak membran sitoplasma dan membran protein, melisiskan komponen di dalam sel, dan mengurangi pergerakan bakteri.
Tabel III. Pengamatan kejernihan media dilusi padat
Konsentrasi Minyak Kayu
Manis (% v/v) Hasil Pengamatan 5 [0,065] Tidak jernih Kontrol positif Tidak jernih Kontrol negatif Jernih
sehingga terjadi penurunan konsentrasi minyak kayu manis. Penentuan nilai KHM dan KBM berdasarkan pengamatan terhadap kejernihan media (Tabel III) yang ditanam bakteri Streptococcus mutans dan ditambahkan minyak kayu manis dengan konsentrasi tertentu.
Berdasarkan hasil pengamatan diketahui bahwa pada konsentrasi 6-9% menunjukkan media yang digunakan pengujian jernih, maka dilakukan uji penegasan sebanyak dua kali untuk memperoleh nilai KHM dan KBM.
Gambar 8. Uji penegasan pertama konsentrasi minyak kayu manis 6-9%
`
Gambar 9. Uji penegasan kedua konsentrasi minyak kayu manis 6-9%
Dari hasil yang ditampilkan pada Gambar 8 dan Gambar 9 dapat disimpulkan bahwa konsentrasi minyak kayu manis 6% merupakan konsentrasi terendah yang dapat menghambat pertumbuhan bakteri Streptococcus mutans
dapat membunuh bakteri Streptococcus mutans (KBM) dan digunakan dalam formulasi pasta gigi minyak kayu manis. Berdasarkan penelitian Dwijayanti (2011), KBM minyak kayu manis yang sebesar 20%. Hal tersebut berbeda dengan hasil penelitian karena kemungkinan penggunaan bahan penelitian (minyak kayu manis) yang berasal dari produsen berbeda, sehingga kadar sinamaldehid berbeda dan kemampuan dalam menghambat pertumbuhan Streptococcusmutans juga berbeda.
C. Pengujian Sifat Fisik dan Stabilitas Pasta Gigi Minyak Kayu Manis
Pada penelitian ini, minyak kayu manis diformulasikan menjadi sediaan pasta gigi dengan variasi peningkatan konsentrasi HPMC untuk melihat pengaruhnya terhadap karakteristik fisik dan kestabilan sediaan, meliputi viskositas dan daya lekat. Pertimbangan utama pemilihan bentuk sediaan pasta gigi karena karakteristik minyak kayu manis mudah teroksidasi dan tidak stabil selama penyimpanan dalam waktu lama sehingga dikhawatirkan kandungan sinamaldehid menjadi berkurang. Komponen utama dalam sediaan pasta gigi adalah gelling agent yang berperan membentuk suatu matriks supaya minyak kayu manis terperangkap didalamnya dan stabilitas minyak kayu manis tetap terjaga. Gelling agent yang digunakan dalam penelitian ini adalah hydroxypropyl methylcellulose (HPMC), suatu polimer sintetik bersifat hidrofilik yang mengandung gugus methoxy dan gugus hydroxypropoxy
(Rogers, 2009).
(v/v). Bobot jenis minyak kayu manis tetap dipertimbangkan dalam perhitungan formula, maka konsentrasinya menjadi 8% (b/b) saat diformulasikan, sehingga konsentrasi minyak kayu manis dalam sediaan tetap memiliki konsentrasi yang sama dengan awal untuk membunuh bakteri Streptococcus mutans. Formula pasta gigi minyak kayu manis terdiri dari bahan-bahan eksipien yang mempunyai aktivitas antibakteri, seperti sorbitol, xylitol, dan metil paraben. Dalam penelitian perlu dibuat kontrol basis, yang berfungsi sebagai faktor koreksi dalam pengamatan aktivitas antibakteri, sehingga diketahui diameter zona hambat yang hanya berasal dari bahan aktif, yaitu minyak kayu manis.
Kontrol positif yang digunakan dalam penelitian ini adalah pasta gigi merk X yang diklaim mempunyai aktivitas antibakteri karena kandungan triclosan sebagai bahan antiseptik. Kontrol positif digunakan untuk membandingkan aktivitas antibakteri antara pasta gigi minyak kayu manis dan produk pasta gigi yang telah beredar di masyarakat.
Berdasarkan hasil pengamatan organoleptis dan pengujian pH sediaan pada Tabel IV, dapat disimpulkan bahwa pasta gigi minyak kayu manis baik dari segi penampilan.
Tabel IV. Pengamatan organoleptis dan pengujian pH pasta gigi minyak kayu manis.
Konsentrasi
HPMC (%) Hasil Pengamatan Organoleptis pH sediaan
0,25 Berbentuk semi-padat, berwarna putih, aroma khas minyak kayu manis.
8
0,5 Berbentuk semi-padat, berwarna putih, aroma khas minyak kayu manis.
8
0,75 Berbentuk semi-padat, berwarna putih, aroma khas minyak kayu manis.
8
1,0 Berbentuk semi-padat, berwarna putih, aroma khas minyak kayu manis.
8
1,25 Berbentuk semi-padat, berwarna putih, aroma khas minyak kayu manis.
8
1,5 Berbentuk semi-padat, berwarna putih, aroma khas minyak kayu manis.
8
Pada pengujian viskositas pasta gigi minyak kayu manis hari ke-2 untuk melihat pengaruh peningkatan konsentrasi HPMC (Gambar 10), diketahui bahwa terjadi peningkatan viskositas hingga formula konsentrasi HPMC 0,75%, diikuti dengan penurunan viskositas hingga formula konsentrasi HPMC 1,5%.
Pengaruh peningkatan konsentrasi HMPC terhadap penurunan viskositas sediaan dianalisis statisik menggunakan ANAVA dengan TukeyHSD sebagai uji post hoc. Dari Tabel V dan Tabel VI dapat disimpulkan bahwa peningkatan HPMC pada konsentrasi 0,25% hingga 0,5% memberikan pengaruh signifikan terhadap peningkatan viskositas, sedangkan peningkatan HPMC pada konsentrasi 0,75% hingga 1,25% memberikan pengaruh signifikan terhadap penurunan viskositas pasta gigi minyak kayu manis.
Tabel V. Perbandingan viskositas konsentrasi HPMC 0,25 – 0,75% berdasarkan nilai p-value
Perbandingan Formula p-value
HPMC 0,25% VS HPMC 0,5% 0,03716*
HPMC 0,25% VS HPMC 0,75% 0,00015*
*p-value < 0,05 menunjukkan data berbeda signifikan
Tabel VI. Perbandingan viskositas konsentrasi HPMC 0,75 - 1,5% berdasarkan nilai p-value
Perbandingan Formula p-value
HPMC 0,75% VS HPMC 1,0% 0,8514
HPMC 0,75% VS HPMC 1,25% 0,00040*
HPMC 0,75% VS HPMC 1,5% 0,00001*
*p-value < 0,05 menunjukkan data berbeda signifikan
Berdasarkan hasil statistik pada Tabel VII dan Tabel VIII dapat disimpulkan bahwa peningkatan HPMC pada konsentrasi 0,25% hingga 0,75% memberikan pengaruh signifikan terhadap peningkatan daya lekat, sedangkan peningkatan HPMC pada konsentrasi 0,75% hingga 1,25% memberikan pengaruh signifikan terhadap penurunan daya lekat pasta gigi minyak kayu manis.
Gambar 11. Pengaruh konsentrasi HPMC terhadap daya lekat sediaan pasta gigi minyak kayu manis pada hari ke-2
Peningkatan konsentrasi HPMC menyebabkan penurunan viskositas dan daya lekat pasta gigi minyak kayu manis. Hal tersebut tidak sesuai dengan teori yang menyebutkan bahwa semakin tinggi konsentrasi gelling agent, maka semakin tinggi viskositasnya (Zatz, 1996). Penurunan viskositas dan daya lekat pada penelitian ini disebabkan karena jumlah agen pendispersi gelling agent tidak mencukupi untuk membentuk polimer dengan struktur kompleks. HPMC yang seharusnya berinteraksi dengan komponen-komponen lain dalam formula tidak terjadi, sebaliknya
1
0,25 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50
membentuk ikatan hidrofobik antar molekul HPMC. Hal ini yang menyebabkan penurunan viskositas dan daya lekat seiring dengan peningkatan konsentrasi HPMC.
Tabel VII. Perbandingan daya lekat konsentrasi HPMC 0,25 – 0,75% berdasarkan nilai p-value
Perbandingan Formula p-value
HPMC 0,25% VS HPMC 0,5% 0,99997
HPMC 0,25% VS HPMC 0,75% 0,03788*
*p-value < 0,05 menunjukkan data berbeda signifikan
Tabel VIII. Perbandingan daya lekat konsentrasi HPMC 0,75 - 1,5% berdasarkan nilai p-value
Perbandingan Formula p-value
HPMC 0,75% VS HPMC 1,0% 0,09579
HPMC 0,75% VS HPMC 1,25% 0,00121*
HPMC 0,75% VS HPMC 1,5% 0,00029*
*p-value < 0,05 menunjukkan data berbeda signifikan
HPMC merupakan polimer karbon yang dimungkinkan dapat rusak karena faktor mikroorganisme yang berkembang di dalamnya. Namun hal tersebut tidak terjadi karena dalam formula sudah ditambahkan agen antibakteri yaitu metil paraben dan minyak kayu manis sendiri yang mempunyai aktivitas antibakteri.
