BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
A.
Hasil Penelitian Terdahulu
Fidrianny et al pada tahun 2016 melakukan penelitian yang berjudul
“Antioxidant Activities of Arabica Green Coffee from Three Regions Using
ABTS and DPPH Assays” dan dari hasil penelitiannya diketahui bahwa nilai IC50 ekstrak biji kopi hijau arabika adalah 0,7 – 134,56 ppm yang merupakan antioksidan kuat hingga sedang. Penelitian tersebut tidak dibuat sediaan.
Izzati, M.K pada tahun 2014 melakukan penelitian dengan judul
“Formulasi dan Uji Aktivitas Antioksidan Sediaan Masker Gel Peel-Off Ekstrak Etanol 50% Kulit Buah Manggis”. Penelitian tersebut menggunakan ekstrak kulit buah manggis sedangkan penelitian kali ini digunakan ekstrak etanol biji kopi hijau arabika.
Mutiara, et al pada tahun 2015 meneliti tentang “Uji Aktivitas Antioksidan Ekastrak Kulit Batang Kayu Manis (Cinnamomum burmani Ness ex BI. ) dan Formulasinya dalam Bentuk Sediaan Masker Gel Peel-Off”. Penelitian tersebut menggunakan ekstrak kulit batang kayu manis sedangkan penelitian kali ini digunakan ekstrak etanol biji kopi hijau arabika.
B.
Landasan Teori
1. Tanaman Kopi Arabika
a. Klasifikasi
Klasifikasi kopi arabika secara taksonomi adalah sebagai berikut: Kingdom : Plantae
Sub kingdom : Trachebionta Super Divisi : Spermatophyta Divisi : Magnoliophyta Kelas : Magnoliopsida Sub Kelas : Asteridae
Ordo : Rubiales
Famili : Rubiaceae
Genus : Coffea
Species : Coffea arabica L.
(Rahardjo, 2012) b. Karakteristik tumbuhan kopi arabika
Kopi Arabika termasuk ke dalam genus Coffea dengan famili Rubiaceae (suku kopi – kopian). Tanaman kopi Arabika merupakan jenis tanaman berkeping dua (dikotil) dan memiliki akar tunggang. Pada akar tunggang, ada beberapa akar kecil yang tumbuh ke samping (melebar) yang sering disebut akar lateral. Pada akar lateral ini terdapat akar rambut, bulu – bulu akar, dan tudung akar (Panggabean, 2011).
Kopi Arabika merupakan tanaman berbentuk semak tegak atau pohon kecil yang memiliki tinggi 5 - 6 m dan memiliki diameter 7 cm saat tingginya setinggi dada orang dewasa. Kopi Arabika memiliki dua jenis cabang, yaitu orthogeotropic yang tumbuh secara vertikal dan plagiogeotropic cabang yang memiliki sudut orientasi yang berbeda dalam kaitannya dengan batang utama. Selain itu, kopi Arabika memiliki warna kulit abu - abu, tipis, dan menjadi pecah - pecah dan kasar ketika tua, (Hiwot, 2011).
dan juga berbentuk oval atau lonjong. Menurut Hiwot (2011), daun kopi Arabika juga merupakan daun sederhana dengan tangkai yang pendek dengan masa pakai daun kopi Arabika adalah kurang dari satu tahun. Pohon kopi Arabika memiliki susunan daun bilateral, yang berarti bahwa dua daun tumbuh dari batang berlawanan satu sama lain (Roche dan Robert, 2007).
Bunga kopi Arabika memiliki mahkota yang berukuran kecil, kelopak bunga berwarna hijau, dan pangkalnya menutupi bakal buah yang mengandung dua bakal biji. Benang sari pada bunga ini terdiri dari 5 – 7 tangkai yang berukuran pendek. Kopi Arabika umumnya akan mulai berbunga setelah berumur ± 2 tahun. Mula – mula bunga ini keluar dari ketiak daun yang terletak pada batang utama atau cabang reproduksi. Bunga yang jumlahnya banyak akan keluar dari ketiak daun yang terletak pada cabang primer. Bunga ini berasal dari kuncup – kuncup sekunder dan reproduktif yang berubah fungsinya menjadi kuncup bunga. Kuncup bunga kemudian berkembang menjadi bunga secara serempak dan bergerombol (Budiman, 2012).
Buah tanaman kopi terdiri atas daging buah dan biji. Daging buah terdiri atas tiga lapisan, yaitu kulit luar (eksokarp), lapisan daging (mesokarp) dan lapisan kulit tanduk (endokarp) yang tipis tapi keras. Buah kopi umumnya mengandung dua butir biji, tetapi kadang – kadang hanya mengandung satu butir atau bahkan tidak berbiji (hampa) sama sekali (Budiman, 2012). Biji kopi terdiri atas kulit biji dan lembaga. Lembaga atau sering disebut endosperm merupakan bagian yang bisa dimanfaatkan sebagai bahan untuk membuat kopi (Tim Karya Tani Mandiri, 2010).
2. Kandungan Kimia
n-kumarat, kafein, trigonelina, dan antioksidan volatil berupa furan dan pirol (Alexander et al, 2013). Polifenol merupakan senyawa kimia yang bekerja sebagai antioksidan kuat di dalam kopi (Almada 2009, dan Lelyana 2008).Kadar polifenol pada biji kopi arabika bervariasi antara 6 - 7 %, sedangkan pada robusta sekitar 10 % (Septianus, 2011).
3. Radikal Bebas
Radikal bebas (Bahasa Latin: radicalis) adalah atom atau molekul yang mempunyai elektron yang tidak berpasangan pada orbital terluarnya dan dapat berdiri sendiri (Clarkson and Thompson, 2000). Untuk mencapai kestabilan atom atau molekul, radikal bebas akan bereaksi dengan molekul disekitarnya untuk memperoleh pasangan elektron dan reaksi ini akan berlangsung terus menerus dalam tubuh (Kikuzaki et al, 2002). Radikal bebas sangat reaktif dan mempunyai waktu paruh yang sangat pendek, yang jika tidak diinaktivasi, reaktivitasnya dapat merusak seluruh tipe makromolekul seluler, termasuk karbohidrat, protein, lipid dan asam nukleat (Marks et al, 2000).
Mekanisme terbentuknya radikal bebas dapat dimulai oleh banyak hal, baik yang bersifat endogen maupun eksogen. Reaksi selanjutnya adalah peroksidasi lipid membran dan sitosol yang mengakibatkan terjadinya serangkaian reduksi asam lemak sehingga terjadi kerusakan membran dan organel sel. Peroksidasi (otooksidasi) lipid bertanggung jawab tidak hanya pada kerusakan makanan, tapi juga menyebabkan kerusakan jaringan in vivo karena dapat menyebabkan kanker, penyakit inflamasi, aterosklerosis, dan penuaan. Efek merusak tersebut akibat produksi radikal bebas (ROO•, RO•,
OH•) pada proses pembentukan peroksida dari asam lemak.
dapat digambarkan sebagai berikut (Marks et al, 2000): a. Inisiasi
ROOH + logam (n) ROO• + Logam(n-1) + H+
X• + RH R• + XH
b. Propagasi
R• + O2 ROO•
ROO• + RH ROOH + R•
c. Terminasi
ROO• + ROO• ROOR + O2
ROO• + R• ROOR
R• + R• RR
Radikal bebas sering disamakan dengan oksidan karena memiliki sifat yang mirip dan dapat menyebabkan kerusakan yang sama walaupun prosesnya berbeda (Halliwel, 1999). Efek radikal bebas dalam tubuh akan dinetralisir oleh antioksidan yang dibentuk oleh tubuh sendiri dan suplemen luar melalui makanan, minuman atau obat-obatan, seperti karotenoid, vitamin C, E dan lain-lain (Qomariyatus et al, 2008).
4. Antioksidan
Antioksidan merupakan substansi yang mampu menetralkan radikal bebas dengan cara mengorbankan dirinya agar teroksidasi. Antioksidan berperan dalam mencegah kerusakan yang ditimbulkan oleh radikal bebas terhadap sel normal, protein, dan lemak. Antioksidan menstabilkan radikal bebas dengan melengkapi kekurangan elektron yang dimiliki radikal bebas dan menghambat terjadinya reaksi berantai dari pembentukan radikal bebas yang dapat menimbulkan stress oksidatif (Muray et al, 2003).
a. Penggolongan antioksidan
Antioksidan digolongkan menjadi tiga yaitu: 1) Antioksidan primer
radikal bebas yang baru dengan mengubah radikal bebas yang ada menjadi molekul yang berkurang efek negatifnya sebelum sempat bereaksi. Contoh dari antioksidan primer yaitu enzim superperoksida dismutase (SOD), glutation peroksidase (GPx) dan katalase. Kerjanya sangat dipengaruhi oleh mineral-mineral seperti mangan, seng, tembaga dan selenium.
2) Antioksidan sekunder
Antioksidan sekunder berfungsi menangkap radikal bebas serta mencegah terjadinya reaksi berantai sehingga tidak terjadi kerusakan yang lebih besar, contoknya adalah asam askorbat dan alfa tokoferol.
3) Antioksidan tersier
Antioksidan tersier merupakan senyawa yang memperbaiki sel-sel dan jaringan-jaringan yang rusak karena serangan radikal bebas (Sidik, 1997).
b. Mekanisme antioksidan
5. Metode DPPH (1,1-Diphenyl-2-Picrylhydrazyl)
Gambar 2.2. Rumus bangun DPPH (Molyneux, 2004)
DPPH biasanya digunakan sebagai substrat untuk menguji aktivitas antioksidan beberapa senyawa antioksidan (Kumaran & Karunakaran, 2006). DPPH merupakan senyawa berwarna ungu yang merupakan suatu radikal stabil. Metode DPPH adalah sebuah metode yang sederhana yang dapat digunakan untuk menguji kemampuan antioksidan yang terkandung dalam makanan. Metode DPPH dapat digunakan untuk sampel yang padat dan juga dalam bentuk larutan. Prinsipnya dimana elektron ganjil pada molekul DPPH memberikan serapan maksimum pada panjang gelombang 517 nm yang berwarna ungu. Warna ini akan berubah dari ungu menjadi kuning lemah apabila elektron ganjil tersebut berpasangan dengan atom hidrogen yang disumbangkan senyawa antioksidan. Perubahan warna ini berdasarkan reaksi kesetimbangan kimia (Prakash, 2001).
Gambar 2.3. Struktur DPPH sebelum (kiri) dan sesudah (kanan) menerima atom H (Molyneux, 2004)
6. Ekstraksi
senyaawa aktif yang dapat larut dan senyawa aktif yang tidak dapat larut seperti serat, karbohdrat, protein dan lain-lain (DitJen POM, 2000). Menurut Harbone (1987), prinsip ekstraksi adalah melarutkan senyawa polar dalam pelarut polar dan senyawa non-polar dalam pelarut non-polar.
a. Metode ekstraksi
Beberapa metode yang digunakan dalam ekstraksi antara lain (DitJen POM, 2000):
1) Cara dingin a) Maserasi
Maserasi adalah proses pengekstrakan simplisia dengan menggunakan pelarut dengan beberapa kali pengocokan atau pengadukan pada temperatur ruangan (kamar). Cairan penyari akan menembus dinding sel dan masuk ke dalam rongga sel yang mengandung zat aktif yang akan larut, karena adanya perbedaan konsentrasi antara larutan zat aktif di dalam sel dan di luar sel maka larutan terpekat didesak keluar (DitJen POM, 2000).
b) Perkolasi
Perkolasi adalah ekstraksi dengan pelarut yang selalu baru sampai sempurna yang umumnya dilakukan pada temperatur ruangan. Proses terdiri dari tahapan pengembangan, tahap maserasi antara, tahap perkolasi sebenarnya terus menerus sampai diperoleh ekstrak (perkolat). Cara perkolasi lebih baik dibandingkan dengan cara maserasi karena:
(1) Aliran cairan penyari menyebabkan adanya pergantian larutan yang terjadi dengan larutan yang konsentrasinya lebih rendah, sehingga meningkatkan derajat perbedaan konsentrasi.
saluran kapiler tersebut, maka kecepatan pelarut cukup untuk mengurangi lapisan batas, sehingga dapat meningkatkan perbedaan konsentrasi (DitJen POM, 2000).
2) Cara panas a) Sokletasi
Sokletasi adalah ekstraksi dengan menggunakan pelarut yang selalu baru dan yang umumnya dilakukan dengan alat khusus sehingga terjadi ekstrak kontinu dengan jumlah pelarut relatif konstan dengan adanya pendingin balik (DitJen POM, 2000).
b) Refluks
Refluks adalah ekstraksi dengan pelarut pada temperatur titik didihnya, selama waktu tertentu dan jumlah pelarut terbatas yang relatif konstan dengan adanya pendingin balik (DitJen POM, 2000).
c) Digesti
Digesti adalah maserasi kinetik (dengan pengadukan kontinu) pada temperatur yang lebih tinggi dari temperatur ruangan, yaitu secara umum dilakukan pada temperatur 40-50 o
C (DitJen POM, 2000). d) Infundasi
Infundasi adalah proses penyarian yang umumnya dilakukan untuk menyari zat kandungan aktif yang larut dalam air dari bahan-bahan nabati. Proses ini dilakukan pada suhu 90 o
C selama 15 menit (DitJen POM, 2000). e) Dekok
7. Spektrofotometri UV-Vis
Spektrofotometri adalah pengukuran absorbsi energi cahaya oleh suatu molekul pada suatu panjang gelombang tertentu untuk tujuan analisa kualitatif dan kuantitatif. Spektroskopi ultraviolet UV-Vis berarti spektrofotometri yang bekerja pada panjang gelombang ultraviolet dan visible. Panjang gelombang untuk sinar ultraviolet antara 200-400 nm sedangkan panjang gelombang untuk sinar tampak/visible antara 400-750 nm (Rohman, 2007).
Prinsip kerja spektrofotometer UV-Vis adalah dimana sinar/cahaya dilewatkan melewati sebuah wadah (kuvet) yang berisi larutan, dimana akan menghasilkan spektrum. Alat ini menggunakan hukum Lambert Beer sebagai acuan (Ewing, 1975).
Shutter
Gambar 2.4. Skema alat spektrofotometer UV-Vis (Harvey, 2000)
Fungsi masing-masing bagian :
a. Lampu wolfram dan lampu deuterium berfungsi sebagai sumber sinar polikromatis dengan berbagai macam rentang panjang gelombang. Lampu wolfram merupakan sumber energi untuk mengukur sampel pada daerah sinar tampak (350-2200 nm), sedangkan lampu deuterium digunakan untuk mengukur sampel pada daerah UV (190-380 nm).
b. Monokromator berfungsi sebagai penyeleksi panjang gelombang yaitu mengubah cahaya yang berasal dari sumber sinar polikromatis menjadi cahaya monokromatis. Monokromator disebut juga sebagai pendispersi atau penyebar cahaya. Dengan adanya pendispersi hanya satu jenis cahaya atau cahaya dengan panjang gelombang tunggal yang mengenai sel sampel.
Source Monokromator Sample Detector Signal proscessor
c. Kuvet berfungsi sebagai tempat meletakan sampel. Kuvet biasanya terbuat dari kuarsa atau gelas, namun kuvet dari kuarsa yang terbuat dari silika memiliki kualitas yang lebih baik. Hal ini disebabkan yang terbuat dari kaca dan plastik dapat menyerap UV sehingga penggunaannya hanya pada spektrofotometer sinar tampak (VIS). Kuvet biasanya berbentuk persegi panjang dengan lebar 1 cm.
d. Detektor berfungsi menangkap cahaya yang diteruskan dari sampel dan mengubahnya menjadi arus listrik.
e. Read out (recorder) merupakan suatu sistem baca yang menangkap besarnya isyarat listrik yang berasal dari detektor (Yahya, 2013)
Hukum Lambert-Beer (Beer’s law) adalah hubungan linearitas antara absorban dengan konsentrasi larutan analit (Dachriyanus, 2004). Hukum Lambert-Beer menyatakan hubungan linieritas antara absorban dengan konsentrasi larutan analit dan berbanding terbalik dengan transmitan. Hukum Lambert-Beer dinyatakan dalam rumus sbb :
A = ε.b.c dimana : A = absorban
ε = absorptivitas molar b = tebal kuvet (cm)
c = konsentrasi
Dalam hukum Lambert-Beer tersebut ada beberapa syarat, yaitu (Arsyad, 2013):
1) Sinar yang digunakan dianggap monokromatis
2) Penyerapan terjadi dalam suatu volume yang mempunyai penampang yang sama
3) Senyawa yang menyerap dalam larutan tersebut tidak tergantung terhadap yang lain dalam larutan tersebut
4) Tidak terjadi fluorensensi atau fosforisensi
8. Kosmetik
Menurut Peraturan Kepala Badan POM RI Nomor 19 Tahun 2015 tentang persyaratan teknis kosmetika, yang dimaksud kosmetika adalah bahan atau sediaan yang dimaksudkan untuk digunakan pada bagian luar tubuh manusia (epidermis, rambut, kuku, bibir, dan organ genital bagian luar), atau gigi dan membran mukosa mulut, terutama untuk membersihkan, mewangikan, mengubah penampilan, dan/atau memperbaiki bau badan atau melindungi atau memelihara tubuh pada kondisi baik.
a. Penggolongan kosmetik
Penggolongan kosmetik berdasarkan Keputusan Kepala Badan Pengawas Obat dan Makanan Republik Indonesia Nomor: HK.00.05.4.1745 Tahun 2003 tentang Kosmetik, berdasarkan bahan dan penggunaannya serta untuk maksud evaluasi produk kosmetik dibagi 2 (dua) golongan, yaitu :
1)Kosmetik golongan I adalah :
a) Kosmetik yang digunakan untuk bayi;
b) Kosmetik yang digunakan disekitar mata, rongga mulut dan mukosa lainnya;
c) Kosmetik yang mengandung bahan dengan persyaratan kadar dan penandaan;
d) Kosmetik yang mengandung bahan dan fungsinya belum lazim serta belum diketahui keamanan dan kemanfaatannya. 2)Kosmetik golongan II adalah kosmetik yang tidak termasuk
golongan I b. Kategori Kosmetik
Berdasarkan fungsi, kosmetik terdiri dari 13 (tiga belas) kategori, yaitu (BPOM, 2003):
1) Sediaan bayi; 2) Sediaan mandi;
3) Sediaan kebersihan badan; 4) Sediaan cukur;
6) Sediaan rambut;
7) Sediaan pewarna rambut; 8) Sediaan rias mata;
9) Sediaan rias wajah; 10) Sediaan perawatan kulit;
11) Sediaan mandi surya dan tabir surya; 12) Sediaan kuku;
13) Sediaan hygiene mulut.
9. Masker Gel Peel-off
Masker gel peel-off merupakan masker yang memiliki bahan pembawa berupa gel yang biasanya dioleskan ke kulit wajah. Masker gel peel-off mengandung alkohol yang setelah menguap, terbentuk lapisan film yang tipis dan transparan pada kulit wajah. Setelah berkontak selama 15-30 menit, lapisan tersebut diangkat dari permukaan kulit dengan cara dikelupas (Slavtcheff, 2000). Masker peel-off memiliki beberapa manfaat di antaranya mampu merilekskan otot-otot wajah, membersihkan, menyegarkan, melembabkan dan melembutkan kulit wajah (Vieira, 2009).
1) Formulasi masker gel peel-off a) Polivinil alkohol (PVA)
paling penting dalam pembuatan film yang dapat larut dalam air. Hal ini ditandai dengan kemampuannya dalam pembentukan film, pengemulsi, dan sifat adesifnya. Polivinil alkohol memiliki kekuatan tarik yang tinggi, fleksibilitas yang baik, dan sifat penghalang oksigen yang baik (Ogur, 2005). b) HPMC
Hidroksipropil metilselulosa (HPMC) secara luas digunakan sebagai eksipien dalam formulasi dalam sediaan topikal dan oral. Dibandingkan metilsellulosa, HPMC menghasilkan cairan lebih jernih. HPMC juga digunakan sebagai zat pengemulsi, agen pensuspensi dan agen penstabil didalam sediaan gel. Pemerianya adalah serbuk hablur putih, tidak berasa, tidak berbau, larut dalam air dingin, dan membentuk koloid yang melekat. Tidak larut dalam kloroform, etanol 95%, eter tetapi dapat larut dalam diklorometana. Berfungsi sebagai suspending agent (Rowe et al, 2009). HPMC mampu menjaga penguapan air sehingga secara luas banyak digunakan dalam aplikasi produk kosmetik dan aplikasi lainnya (Anonim, 2006; Rowe et al., 2005).
c) Propilen glikol
Propilen glikol berfungsi sebagai pengawet antibakeri, disinfektan, humektan, plasticizer, pelarut, stabilizer untuk vitamin dan water-miscible cosolvent (Rowe et al, 2005). Propilen glikol dapat menahan lembab, memungkinkan kelembutan dan daya sebar yang tinggi dari sediaan, dan melindungi gel dari kemungkinan pengeringan (Voigt, 1984). Propilen glikol stabil secara kimia bila dikombinasikan dengan etanol, gliserin, atau air.
d) Gliserin
dalam semua hewan dan materi tanaman dalam bentuk gabungan sebagai gliserida dalam lemak dan ruang intraseluler. Gliserin alam diperoleh sebagai hasil sampingan dalam konversi lemak dan minyak menjadi asam lemak atau lemak metil asam esters sedangkan gliserin sintetis mengacu pada materi yang diperoleh dari sumber-sumber non-trigliserida. Gliserin berfungsi sebagai humektan (Chirman et al, 2014). e) Akuades
Aqua destilata (Aquadest) atau air murni adalah air yang dimurnikan yang diperoleh dengan destilasi, perlakuan menggunakan penukar ion, osmotik balik, atau proses lain yang sesuai. Aquadest merupakan air murni yang tidak mengandung zat tambahan lain (Anonim, 1995). Fungsi dari aquadest adalah sebagai pelarut.
C. Kerangka konssep
Pembuatan ekstrak etanol 70% biji kopi hijau arabika
Uji aktivitas penangkapan radikal bebas terhadap DPPH
Formulasi sediaan masker gel peel-off
Evaluasi sifat fisik dan uji aktivitas penangkapan radikal bebas terhadap DPPH
Masker gel peel-off yang memiliki sifat fisik dan aktivitas penangkapan radikal bebas terhadap DPPH yang paling baik
Gambar 2.5, Kerangka konsep penelitian
D. Hipotesis
