SKRIPSI
Diajukan guna Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Farmasi (S.Farm)
Program Studi Ilmu Farmasi
Oleh : Indah Setiarini NIM : 038114100
FAKULTAS FARMASI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA
2007
OPTIMASI PROSES PENCAMPURAN GEL REPELAN CITRONELLA OIL DENGAN CARBOPOL® 940 3%b/v SEBAGAI GELLING AGENT DAN
PROPILEN GLIKOL SEBAGAI HUMEKTAN
Yang diajukan oleh : Indah Setiarini NIM : 038114100
Telah disetujui oleh
Pembimbing
Sri Hartati Yuliani, M.Si., Apt. Tanggal 25 Juli 2007
v
“
...Sekalipun aku mempunyai karunia untuk bernubuat
dan aku mengetahui segala rahasia
dan memiliki seluruh pengetahuan; dan
sekalipun aku memiliki iman yang sempurna
untuk memindahkan gunung,
tetapi jika aku tidak mempunyai kasih,
aku sama sekali tidak berguna...
”
( 1 Kor 13 : 2 )
Orang yang paling berbahagia tak selalu memiliki hal yang terbaik,
mereka hanya berusaha menjadikan yang terbaik dari setiap hal yang hadir dalam hidupnya
KUPERSEMBAHKAN
KARYA KECIL INI TERUNTUK :
Jesus Christ,
my savior and strenght
Mama, dan Papa, tercinta
Terima kasih atas cinta, doa dan dukungannya
Donny, adikku tersayang
Terima kasih atas keceriaan dan penghiburannya,
karna kamu aku tidak sendiri
Teman-teman di Kost Dewi dan CHEmistry ‘03
Thanks atas persahabatan dan dukungan kalian
berkat dan pertolonganNya penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Optimasi Proses Pencampuran Gel Repelan Citronella Oil Dengan Carbopol® 940 3%b/v Sebagai Gelling Agent dan Propilen Glikol Sebagai Humektan” guna memenuhi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Strata Satu Program Studi Ilmu Farmasi (S.Farm).
Selesainya penulisan laporan akhir ini tak lepas dari bantuan berbagai pihak yang telah membantu penulis. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Dekan Fakultas Farmasi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta,
2. Dewi Setyaningsih, S.Si., Apt., atas kepercayaan, kesempatan, dan bimbingan yang diberikan kepada penulis,
3. Sri Hartati Yuliani, M.Si., Apt., yang telah membimbing dan mengarahkan penulis,
4. Drs. Riswaka Sudjaswadi, S.U., Apt, yang telah meluangkan waktunya selaku dosen penguji serta atas saran dan kritik kepada penulis,
5. Rini Dwiastuti, S.Farm., Apt, yang telah meluangkan waktunya selaku dosen penguji serta atas saran dan kritik kepada penulis,
6. Eva, Tirza, Rinto, Renny, Lanny, Nike, Lia, Cie Meta, dan Selvi, atas bantuan kalian selama menjalani penelitian,
7. Segenap staff dan karyawan Laboratorium Farmasi, Universitas Sanata Dharma, dan
Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dan kelemahan dalam penulisan skripsi ini. Harapan penulis semoga skripsi ini dapat berguna dan bermanfaat bagi pembaca semua. Atas kritik dan saran dari pembaca penulis ucapkan terima kasih.
Penulis
memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.
Yogyakarta, Juli 2007 Penulis
Indah Setiarini
glikol sebagai humektan bertujuan untuk menentukan lama pencampuran dan kecepatan mixer yang optimum dalam proses pembuatan gel repelan serta mengetahui pengaruh proses pencampuran terhadap sifat fisis, kestabilan dan efektivitas (daya repelan) gel repelan citronella oil.
Penelitian ini merupakan rancangan eksperimental murni dengan variabel eksperimental ganda (factorial design). Subyek uji pada penelitian ini adalah formula optimum gel repelan citronella oil dengan carbopol® 940 3%b/v sebagai gelling agent dan propilen glikol sebagai humektan dengan perbandingan sistem gel :
citronella oil adalah 93 : 10. Proses pencampuran yang diteliti adalah lama pencampuran dan kecepatan putar mixer. Untuk optimasi, digunakan metode
factorial design dua faktor dan dua level, 22, dengan kombinasi formula (1), (a), (b), dan (ab). Optimasi dilakukan terhadap parameter sifat fisis gel yang meliputi daya sebar, viskositas, dan modus nilai tengah interval ukuran tetesan minyak; parameter stabilitas fisis gel yaitu pergeseran viskositas setelah penyimpanan satu bulan; serta efektivitas uji daya repelan terhadap sejumlah nyamuk Aedes aegypti betina yang menempel pada kulit kelinci albino yang telah diolesi dengan formula gel repelan
citronella oil selama 6 jam.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa proses pencampuran (lama pencampuran dan kecepatan putar mixer) tidak memberikan pengaruh pada sifat fisis, stabilitas, dan efektivitas sediaan gel repelan citronella oil. Optimasi gel repelan
citronella oil meliputi sifat fisis berupa daya sebar < 5cm, viskositas 15,5 sampai 20dPa.s, dan modus nilai tengah interval ukuran tetesan minyak < 10μm; stabilitas sediaan yang dinyatakan dengan persen pergeseran viskositas < 10%; serta efektivitas sediaan gel repelan yang dinyatakan sebagai persen repelansi > 95%.
Penggambaran profil respon melalui contour plot super imposed yang mencakup seluruh respon yang diharapkan, menghasilkan suatu area kondisi optimum untuk proses pencampuran dalam pembuatan sediaan gel repelan citronella oil terbatas pada faktor (lama pencampuran dan kecepatan putar mixer) dan level yang diteliti.
Kata kunci : Citronella oil, Carbopol® 940 3%b/v, Propilen Glikol, Lama pencampuran, Kecepatan putar mixer, Gel, Factorial Design
humectant aim to determine mixing time and optimized speed of the mixer in making repellent gel of citronella oil. It is also to observed the effect of mixing process towards physical properties, stability, and effectivity (repellent ability) repellent gel of citronella oil.
This research category was real experimental with double experimental variable (factorial design). The subject research was optimum formula of citronella oil repellent gel with carbopol® 940 3%b/v as gelling agent and propylene glycol as humectant; with composition of system gel : citronella oil was 93 : 10. The research studies were time of mixing and speed of revolution of mixer. That time and speed of revolution were optimization by factorial design application, two factor and two level, 22, with combination of (1), (a), (b), and (ab) formulas. Optimization process was done for parameter of gel physical properties i.e. the spreading capability, viscosity, and center value modus of size particle interval; parameter of gel physic stability i.e. alteration of viscosity after they had kept for 1 month; and effectivity repellent ability to protect skins of albino rabbit which had spread by formulas from
Aedes aegypti female mosquitoes for 6 hours.
The research’s result shows that mixing process (time of mixing and speed of revolution) do not give effect towards physical properties, stability, and effectivity repellent gel of citronella oil. Optimization repellent gel of citronella oil include physical properties i.e. spreading capability < 5cm, viscosity 15,5 up to 20dPa.s, and center value modus of size particle interval < 10μm; stability of repellent gel which is evidence as percent alteration of viscosity < 10%; and effectivity of repellent gel which is evidence as percent repellency > 95%.
Sketch of response profile trough contour plot super imposed which include all of responses, results an area of optimum condition for mixing process in making repellent gel of citronella oil limited on this research factors (time of mixing and speed of revolution of mixer) and levels.
Key words : Citronella oil, Carbopol® 940 3%b/v, Propylene glycol, Time of mixing, Speed of revolution, Gel, Factorial Design
HALAMAN JUDUL... ii
HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING ... iii
HALAMAN PENGESAHAN... iv
HALAMAN PERSEMBAHAN ... v
PRAKATA... vi
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... viii
INTISARI... ix
ABSTRACT... x
DAFTAR ISI... xi
DAFTAR TABEL... xiv
DAFTAR GAMBAR ... xv
DAFTAR LAMPIRAN... xvii
BAB I. PENGANTAR ... 1
A. Latar Belakang ... 1
B. Perumusan Masalah ... 4
C. Keaslian Karya ... 4
D. Manfaat Penelitian ... 5
E. Tujuan Penelitian ... 5
BAB II. PENELAAHAN PUSTAKA... 7
A. Minyak Atsiri Sereh (Citronella oil)... 7
E. Repelan... 10
F. Pencampuran ... 11
G. Mixer... 12
H. Mikromeritik ... 13
I. Metode Desain Faktorial ... 16
J. Landasan Teori... 19
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN ... 22
A. Jenis Rancangan Penelitian ... 22
B. Variabel Penelitian ... 22
C. Definisi Operasional ... 22
D. Alat dan Bahan... 25
E. Tata Cara Penelitian ... 25
1. Standarisasi minyak sereh (citronella oil)... 25
2. Pembuatan formula ... 26
3. Uji sifat fisis, stabilitas, dan efektivitas sediaan gel... 27
F. Analisis Data dan Optimasi ... 29
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 30
A. Standarisasi Minyak Sereh (Citronella oil)... 30
B. Uji Sifat Fisis dan Stabilitas Gel ... 31
1. Daya sebar... 31
D. Uji Efektivitas Gel Repelan Citronella Oil... 43
E. Optimasi ... 46
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN... 51
DAFTAR PUSTAKA ... 54
LAMPIRAN... 57
BIOGRAFI PENULIS ... 89
Tabel II. Kondisi percobaan menurut Desain Faktorial... 27
Tabel III. Hasil standarisasi minyak sereh (citronella oil)... 30
Tabel IV. Hasil uji sifat fisis dan stabilitas gel ... 31
Tabel V. Efek penentu sifat fisis dan stabilitas gel ... 31
Tabel VI. Analisis Yate’s treatment daya sebar ... 32
Tabel VII. Analisis Yate’s treatment viskositas... 35
Tabel VIII. Analisis Yate’s treatment pergeseran viskositas ... 37
Tabel IX. Modus nilai tengah interval ukuran tetesan minyak ... 39
Tabel X. Efek penentu modus... 40
Tabel XI. Analisis Yate’s treatment modus... 41
Tabel XII. Hasil perhitungan persen repelansi ... 43
Tabel XIII. Efek penentu persen repelansi... 44
Tabel XIV. Analisis Yate’s treatment persen repelansi ... 44
Gambar 2. Strukur propilen glikol ... 10
Gambar 3. Planetary mixer... 13
Gambar 4. Sigma blade mixer... 13
Gambar 5. Contoh grafik distribusi frekuensi ukuran partikel ... 16
Gambar 6. Grafik hubungan lama pencampuran – kecepatan putar dan daya sebar... 33
Gambar 7. Grafik hubungan lama pencampuran – kecepatan putar dan viskositas ... 36
Gambar 8. Grafik hubungan lama pencampuran – kecepatan putar dan pergeseran viskositas... 38
Gambar 9. Grafik distribusi diameter tetesan minyak ... 40
Gambar 10. Grafik hubungan lama pencampuran – kecepatan putar dan modus ukuran tetesan minyak... 42
Gambar 11. Grafik hubungan lama pencampuran – kecepatan putar dan daya repelan ... 45
Gambar 12. Contour plot daya sebar ... 46
Gambar 13. Contour plot viskositas ... 47
Gambar 14. Contour plot pergeseran viskositas ... 48
Gambar 15. Contour plot modus ukuran tetesan minyak ... 48
Gambar 16. Contour plot daya repelan... 49
Gambar 20. Uji daya sebar... 88 Gambar 21. Pengukuran viskositas ... 88 Gambar 22. Uji daya repelan ... 88
Lampiran 2. Data penimbangan, Notasi, dan Kondisi percobaan
menurut desain faktorial... 59
Lampiran 3. Data sifat fisis dan stabilitas gel... 60
Lampiran 4. Perhitungan persen pergeseran viskositas... 62
Lampiran 5. Data mikromeritik ... 63
Lampiran 6. Data uji daya repelan... 67
Lampiran 7. Perhitungan efek... 72
Lampiran 8. Perhitungan Yate’s treatment... 75
Lampiran 9. Persamaan desain faktorial... 80
Lampiran 10. Dokumentasi ... 87
A. Latar Belakang
Pencampuran merupakan salah satu proses penting dalam pembuatan sediaan obat dengan tujuan untuk mencapai homogenitas partikel (Voigt, 1994). Oleh karena itu, dilakukan penelitian tentang optimasi proses pencampuran pada formula gel repelan citronella oil.
Secara umum gel dapat dibedakan menjadi dua jenis yaitu hidrogel dan gel hidrofobik. Konsistensi suatu gel disebabkan oleh gelling agent yang membentuk sistem tiga dimensi. Ikatan antara molekul solven dengan sistem polimer menghasilkan suatu sistem dengan viskositas tinggi. Sistem yang demikian menyebabkan penurunan mobilitas molekul solven (Buchmann, 2001).
Proses pencampuran gel menjadi penting untuk dioptimasi karena karakteristik rheologi gel yang bersifat pseudoplastik, yang pada peningkatan rate of shear mengakibatkan viskositas gel semakin turun, akibatnya gel menjadi encer dan sangat mudah mengalir (Martin, 1993). Sistem gel yang memiliki karakteristik encer dan sangat mudah mengalir pada sediaan gel repelan citronella oil, tentunya akan tidak nyaman saat digunakan serta dapat menurunkan daya repelansinya karena sistem gel tidak mampu lagi menjebak citronella oil sehingga mudah menguap. Selain perubahan viskositas sediaan, distribusi ukuran droplet fase terdispersi juga dapat berubah selama proses pencampuran. Pengurangan ukuran droplet akan menyebabkan peningkatan luas permukaan spesifik droplet (Aulton, 2002). Keadaan
tersebut menyebabkan sistem emulsi yang terbentuk pada gel akan menjadi lebih stabil.
Karakteristik pseudoplastik dalam sistem gel juga memungkinkan terjadinya
thixotropy, yaitu suatu peristiwa peningkatan kecepatan alir gel karena shearing stress yang diberikan begitu besar dalam kondisi isothermal sehingga struktur jaringan tiga dimensi gel mengalami perubahan dan gel tidak lagi mampu mempertahankan konsistensinya meskipun bersifat reversible dengan waktu pemulihan yang tidak segera. Thixotropy oleh formulator dalam beberapa hal memang dikehendaki untuk memudahkan proses penuangan sediaan dari wadahnya, akan tetapi dalam proses pencampuran gel repelan citronella oil hal ini tidak disukai karena seperti disebutkan sebelumnya perubahan struktur jaringan tiga dimensi mengakibatkan penurunan konsistensi dan memudahkan citronella oil untuk menguap sehingga daya repelannya menurun (Arisadha, 2006).
Dalam penelitian ini optimasi dilakukan terhadap proses pencampuran yang pada penelitian terdahulu masih dilakukan secara manual. Lama pencampuran dan kecepatan putar mixer merupakan dua faktor pencampuran yang akan diamati pengaruh dan interaksinya pada pembuatan sediaan gel repelan. Optimasi terhadap lama pencampuran dan kecepatan putar mixer didasarkan pada persamaan sistem non-Newtonian menurut Martin (1993) yaitu fungsi G (rate of shear) atau gradien kecepatan (dv/dr) bergantung pada perubahan fungsi F (shearing stress) atau gaya gesek. Apabila harga A tetap maka harga F hanya bergantung pada F’ (shearing force atau gaya gesek). Selama proses pencampuran, fungsi F’ ditentukan oleh momen gaya (τ), dan momen gaya tersebut ditentukan oleh faktor lama pencampuran dan kecepatan putar mixer. Apabila lama pencampuran meningkat maka momen gaya akan menurun sehingga nilai F juga menurun. Sebaliknya apabila kecepatan putar meningkat maka momen gaya akan meningkat sehingga nilai F juga meningkat. Perubahan pada nilai F akan mempengaruhi harga η’ dan selanjutnya mempengaruhi sifat fisis sediaan yang berlanjut pada efektivitas sediaan (Arisadha, 2006).
B. Perumusan Masalah Permasalahan yang akan diteliti adalah :
1. Di antara faktor-faktor lama pencampuran, kecepatan putar mixer, dan interaksinya, faktor apakah yang paling dominan dalam menentukan sifat fisis, stabilitas, dan efektivitas gel repelan citronella oil ?
2. Dapatkah ditemukan area kondisi optimum proses pencampuran melalui
contour plot super imposed pada faktor dan level yang diteliti ?
C. Keaslian Karya
Penelitian mengenai Optimasi Proses Pencampuran Gel Repelan Citronella Oil Dengan Carbopol® 940 3%b/v Sebagai Gelling Agent dan Propilen Glikol Sebagai Humektan secara Desain Faktorial belum pernah dilakukan. Adapun penelitian yang pernah dilakukan adalah Optimasi Komposisi Sistem Gel dan Oleum Citronellae dalam Formula Gel Repelan dengan Gelling Agent Carbopol dan Propilen Glikol (Liong, 2005) dan beberapa penelitian tentang proses pencampuran di antaranya Optimasi Proses Pencampuran Gel Repelan Citronella Oil dengan
Gelling Agent Carbopol® 934 3%b/v dan PEG 400 secara Desain Faktorial (Arisadha, 2006), Optimasi Proses Pencampuran Gel Repelan Oleum Citronellae
Berbasis CMC (Carboxymethyl cellulose)-Gliserol (Gunawan, 2006), dan Optimasi Proses Pencampuran pada Pembuatan Repelan Gel Minyak Atsiri Sereh (Cymbopogon sp) dengan Carboxymethyl cellulose (CMC) dan PEG 400 sebagai
Perbedaan penelitian ini dengan penelitian yang pernah dilakukan adalah pada pemilihan jenis gelling agent dan humektan yang digunakan, serta pada penelitian sebelumnya belum dilakukan analisis statistik untuk menentukan faktor yang berpengaruh secara signifikan terhadap respon.
D. Manfaat Penelitian 1. Manfaat teoritis
Menambah khasanah ilmu pengetahuan mengenai sediaan gel repelan yang berasal dari bahan-bahan alam.
2. Manfaat praktis
Mengetahui lama pencampuran dan kecepatan putar mixer yang sesuai untuk mendapatkan gel repelan citronella oil dengan sifat fisis dan efektivitas gel repelan yang dikehendaki.
E. Tujuan Penelitian 1. Tujuan umum
Penelitian ini bertujuan untuk menentukan proses pencampuran optimum pada pembuatan gel repelan citronella oil yang efektif terhadap nyamuk Aedes aegypti betina.
2. Tujuan khusus
a. mengetahui pengaruh proses pencampuran (lama pencampuran dan kecepatan putar mixer) terhadap sifat fisis, stabilitas dan efektivitas gel repelan yang dibuat.
A. Minyak Atsiri Sereh (Citronella Oil)
Minyak atsiri sereh disuling dari Cymbopogon sp, Andropogon nardus Java
de Jong yang di Jawa disebut “mahapengiri”. Minyak atsiri sereh yang baik memiliki sifat-sifat sebagai berikut (Anonim, 1979) :
Bobot Jenis : 0,880 sampai 0,895 Indeks Bias : 1,468 sampai 1,473 Kadar Geraniol : 10% sampai 18% Kadar Sitronelal : 21% sampai 35%
Kelarutan dalam etanol : Kocok 1 bagian volume dengan 4 bagian volume etanol (80%) P, terjadi larutan jernih. Biarkan selama 24 jam pada suhu 20oC – 30oC, tidak tampak butir-butir pada permukaan larutan.
Pemerian cairan : Pucat sampai kuning tua, bau khas
Konstituen terpenting dalam minyak sereh (yang menentukan mutu dan nilai komersial minyak) adalah geraniol (alkohol) dan sitronelal (aldehid) (Guenther, 1987). Minyak yang telah disimpan lama, terutama pada kondisi penyimpanan yang tidak baik akan menurunkan kadar sitronelal dan nilai kelarutan, namun nilai bobot jenis minyak semakin meningkat (Guenther, 1990).
B. Gel
Gel merupakan sistem semipadat terdiri dari suspensi yang dibuat dari partikel anorganik yang kecil atau molekul organik yang besar, terpenetrasi oleh cairan (Anonim, 1995). Konsistensi gel yang terbentuk disebabkan adanya gelling agent (thickening) yang pada umumnya adalah polimer, dan membentuk struktur tiga dimensi. Kekuatan inter-molekul mengikat molekul solven pada jaringan polimer sehingga mobilitas molekul tersebut menurun, maka terbentuk suatu struktur sistem gel (Barel dkk, 2001). Beberapa sistem gel biasanya transparan, tetapi ada juga yang keruh karena ada bahan-bahan yang tidak terdispersi secara molekuler (Allen, 2002). Gel dikategorikan berdasarkan dua sistem. Sistem pertama membagi gel menjadi organik dan inorganik, dan sistem kedua membagi gel menjadi hidrogel dan organogel. Gel inorganik biasanya merupakan sistem dua fase dan gel organik biasanya sistem satu fase. Hidrogel mengadung bahan yang dapat terdispersi sebagai koloid. Yang termasuk organogel adalah hidrokarbon, lemak tumbuhan atau hewan, sabun basa, dan organogel hidrofil (Allen, 2002).
C. Carbopol® 940
Suatu golongan polimer hidrofilik dengan ikatan telah ditemukan dan dipatenkan oleh Brown pada tahun 1985. Polimer ini dinamakan carbopol yang berkembang menjadi suatu produk yang terkenal dengan sebutan “Carbomer” pada berbagai farmakope (Stephenson dan Karsa, 2000).
Carbopol® 940 merupakan polimer dengan berat molekul tinggi dari asam akrilat yang berikatan silang dengan allyl eter dari pentaerytol. Carbopol® 940, yang sebelumnya dikeringkan dalam vacum pada suhu 80oC selama 1 jam, mengandung tidak kurang dari 56,0% dan tidak lebih dari 68,0% gugus asam karboksilat (COOH). Viskositas 0,5% larutan dispersi Carbopol® 940 yang telah dinetralkan adalah antara 40.000 – 60.000 cps (Anonim, 2005).
H2C C
H OH
O
Gambar 1. Struktur asam akrilat
Aplikasi dalam gel dan lotion adalah kegunaan paling umum untuk carbopol dalam sistem berair atau solven polar untuk membangun viskositas dan yield value
untuk stabilitas gel, emulsi atau suspensi (Stephenson dan Karsa, 2000).
D. Propilen Glikol
Propilen glikol mengandung tidak kurang dari 99,5% C3H8O2. Pemeriannya
kloroform; larut dalam eter dan beberapa minyak essensial, tetapi tidak dapat bercampur dengan minyak lemak (Anonim, 1995).
H3C CH
OH
H2C OH
Gambar 2. Struktur propilen glikol
Humektan adalah suatu bahan higroskopis yang mempunyai sifat mengikat air dari udara yang lembab dan sekaligus mempertahankan air yang ada pada sediaan. Humektan dapat mempertahankan kadar air pada sediaan yang dioleskan pada permukaan kulit dan mendistribusikan kelembaban tersebut ke epidermis sampai suhu dan derajat kelembaban tertentu. Kemampuan tersebut tergantung pada jenis humektan dan kelembaban lingkungan sekitarnya. Bahan-bahan yang dapat digunakan sebagai humektan adalah sorbitol, propilen glikol, dan gliserol (Soeratri dkk, 2004).
E. Repelan
pakaian, dan daya pengusir serangga hendaknya bertahan cukup lama (Soedarto, 1989).
Repelan beraksi mencegah manusia dari gigitan serangga dan tidak membunuh serangga. Durasi yang diberikan repelan terhadap kulit berkisar antara 15 menit sampai 10 jam, sedangkan pada pakaian efeknya bertahan lebih lama. Efektivitas dan durasi tergantung pada tipe repelan (kandungan aktif dan formulasi), cara penggunaan, kondisi lokal (temperatur, kelembaban, dan angin), dan sensitivitas repelan terhadap serangga (Rozendaal, 1997).
Persentase daya repelan dalam percobaan dihitung sebagai berikut :
Daya repelan = x100%
C T C−
... (1)
C adalah jumlah nyamuk yang menempel pada kelompok kontrol dan T adalah jumlah nyamuk yang menempel pada kelompok perlakuan (Tawatsin dkk, 2001).
F. Pencampuran
Pencampuran merupakan proses perubahan tata letak partikel yang satu terhadap partikel lainnya. Fungsi pencampuran adalah untuk memungkinkan tercapainya homogenitas campuran dua atau lebih bahan (Voigt, 1994).
Pencampuran gel, terkait dengan shearing stress atau F yang diberikan pada sistem. Secara sederhana Martin (1993), merumuskan :
log G = N log F – log η’... (2) Keterangan :
G = gradien kecepatan geser atau rate of shear = dv/dr N = konstanta non-Newtonian Pseudoplastik (>1)
F = tekanan gesek atau gaya yang diberikan untuk setiap unit area atau
shearing stress = F’/A
η’ = koefisien viskositas atau biasa disebut viskositas
Pada sistem gel pseudoplastik, pencampuran gel dengan shearing stress yang tinggi dapat memberikan konsistensi dan viskositas gel yang ideal, tetapi tekanan geser (shearing stress) yang terlampau tinggi dapat menyebabkan terjadinya thixotropy, yang serta merta dapat kembali seperti semula (Zatz dan Kushla, 1996).
G. Mixer
Tipe mixer untuk sediaan semisolid ada dua macam yaitu :
Gambar 3. Planetary mixer (Aulton, 2002)
2. Sigma blade mixer (Gambar 4), mixer yang kuat dan cocok digunakan pada sediaan pasta padat (stiff pastes) dan salep (Aulton, 2002).
Gambar 4. Sigma blade mixer (Aulton, 2002)
H. Mikromeritik
partikel memberi gambaran tentang luas permukaan spesifik partikel dan texture-nya (kasar atau halus permukaan partikel) (Martin, 1993)
Ukuran tetesan minyak yang semakin kecil menyebabkan luas permukaan spesifiknya semakin besar, dengan semakin besar luas permukaan spesifik tetesan minyak, maka area yang teradsorbsi oleh koloid juga semakin luas (Aulton, 2002).
Edmunson telah menurunkan suatu persamaan umum untuk ukuran partikel rata-rata :
d rata-rata =
p
f f p
nd
nd 1/
⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜
⎝ ⎛
Σ
Σ +
... (3)
n adalah banyaknya partikel dalam suatu kisaran ukuran, d adalah garis tengah ekuivalen yang disebutkan sebelumnya. P adalah suatu indeks yang dihubungkan pada ukuran masing-masing partikel, karena d dipangkatkan p=1, p=2, atau p=3 adalah suatu pernyataan dari masing-masing panjang, permukaan atau volume partikel. Untuk suatu kumpulan partikel, frekuensi dengan mana suatu partikel dalam suatu kisaran ukuran tertentu dinyatakan oleh ndf. Bila indeks frekuensi (f) mempunyai harga 0,1,2 atau 3, maka distribusi frekuensi ukuran masing-masing dinyatakan dalam jumlah total partikel, panjang partikel, permukaan partikel atau volume partikel tersebut (Martin, 1993).
Gambar 5. Contoh grafik distribusi frekuensi ukuran partikel (Martin, 1993)
Plot ini memberikan gambaran yang jelas tentang distribusi bahwa suatu garis tengah rata-rata tidak dapat dicapai. Hal ini perlu diperhatikan karena mungkin saja terdapat dua sampel yang yang garis tengah atau diameter rata-ratanya sama tetapi distribusinya berbeda. Dari kurva distribusi frekuensi juga dapat terlihat ukuran partikel berapa yang sering muncul atau terjadi pada sampel disebut juga modus. Metode lain yang digunakan dalam menampilkan data adalah dengan memplot persentasi kumulatif diatas atau dibawah suatu ukuran tertentu terhadap ukuran partikel (Martin, 1993).
I. Metode Desain Faktorial
tinggi pada faktor-faktor menyebabkan perubahan besar pada responnya (Bolton, 1990).
Perencanaan percobaan secara statistik juga dinyatakan sebagai perencanaan percobaan faktorial (desain faktorial), merupakan suatu metode rasional untuk menyimpulkan dan mengevaluasi secara objektif efek besaran yang berpengaruh terhadap kualitas produk. Dengan model ini dapat dilakukan percobaan untuk mengoptimasi formula (Voigt, 1994). Desain faktorial merupakan aplikasi persamaan regresi yaitu teknik untuk memberikan model hubungan antara variabel respons dengan satu atau lebih variabel bebas. Model yang diperoleh dari analisis tersebut berupa persamaan matematika (Bolton, 1990).
Desain faktorial dua level berarti ada dua faktor (misal A dan B) yang masing-masing faktor diuji pada dua level berbeda, yaitu level rendah dan level tinggi. Berdasarkan desain faktorial dapat didesain suatu percobaan untuk mengetahui faktor yang dominan berpengaruh secara signifikan terhadap suatu respon. Desain faktorial dalam suatu percobaan dengan dua faktor memberikan pertanyaan sebagai berikut (Bolton, 1990) :
1. Apakah faktor A memiliki pengaruh yang signifikan terhadap suatu respon? 2. Apakah faktor B memiliki pengaruh yang signifikan terhadap suatu respon? 3. Apakah interaksi faktor A dan B memiliki pengaruh yang signifikan terhadap
suatu respon?
Optimasi campuran dua bahan (berarti ada dua faktor) dengan desain faktorial (two level factorial design) dilakukan berdasarkan rumus:
Y = b0 + b1(A) + b2(B) + b12(A)(B) ... (4)
Keterangan :
Y = respon hasil atau sifat yang diamati, misalnya waktu alir (A), (B) = level bagian A, bagian B, yang nilainya antara –1 sampai +1 b0, b1, b2, b12 = koefisien, dapat dihitung dari hasil percobaan
b0 = rata-rata hasil semua percobaan
b1, b2, b12 = Σ XY / 2n
pada level rendah dan B pada level tinggi, (ab) A dan B masing-masing pada level tinggi.
Besarnya efek dapat dicari dengan menghitung selisih antara rata-rata respon pada level tinggi dan rata-rata respon pada level rendah. Konsep perhitungannya sebagai berikut:
Efek faktor I =
(
) (
)
2 1
+ − +a b ab
Efek faktor II =
(
) (
)
2 1
+ − +b a ab
Efek faktor Interaksi =
(
) (
)
2
1 b a
ab+ − +
Faktor dan interaksi yang berpengaruh secara bermakna dapat diketahui dengan analisis Anova. Dari rumus (4) dan data percobaan yang diperoleh dapat dibuat contour plot suatu respon tertentu yang sangat berguna dalam memilih komposisi campuran yang optimum (Bolton, 1990).
J. Landasan Teori
Karakteristik sediaan gel bersifat pseudoplastik, sehingga memungkinkan terjadinya perubahan struktur gelling agent yang menyesuaikan dengan arah gaya, dan akibatnya viskositas sediaan gel menjadi turun. Hal itu tidak diinginkan karena penurunan viskositas dapat menyebabkan gel menjadi encer sehingga tidak memenuhi syarat estetika dan menyebabkan terbebasnya partikel-partikel citronella oil (minyak atsiri yang mudah menguap) yang terjebak di dalamnya sehingga efektivitas (daya repelan) sediaan menjadi berkurang.
Penelitian ini merupakan pengembangan dari penelitian sebelumnya, pada penelitian ini dilakukan optimasi proses pencampuran. Proses pencampuran yang ditentukan adanya momen gaya dipengaruhi oleh dua faktor meliputi lama pencampuran dan kecepatan putar mixer. Lama pencampuran yang meningkat akan menurunkan momen gaya sedangkan kecepatan putar yang semakin meningkat akan meningkatkan momen gaya. Keduanya akan memberikan efek terhadap sifat fisis, stabilitas, dan efektivitas sediaan yang dihasilkan. Oleh karena itu, optimasi proses pencampuran dan penggunaan mixer menjadi bagian penting dalam penelitian ini karena gel repelan yang dihasilkan harapannya dapat dikembangkan dalam skala industri besar yang dituntut untuk mampu menghasilkan sediaan yang memenuhi persyaratan mutu baik dari sifat fisis, kestabilan maupun efektivitasnya.
A. Jenis Rancangan Penelitian
Penelitian ini merupakan rancangan eksperimental murni dengan variabel eksperimental ganda (factorial design).
B. Variabel Penelitian
1. Variabel Bebas dalam penelitian ini adalah lama pencampuran dan kecepatan putar mixer.
2. Variabel Tergantung dalam penelitian ini adalah sifat fisis gel repelan
Citronella oil meliputi daya sebar, viskositas, diameter tetesan minyak, dan stabilitas gel repelan yang ditandai dengan pergeseran viskositas, serta daya repelan.
3. Variabel Pengacau Terkendali dalam penelitian ini adalah suhu dan penyimpanan.
C. Definisi Operasional
1. Pencampuran adalah proses pendistribusian satu bahan ke bahan yang lain. Pada percobaan ini pencampuran dilakukan dengan menggunakan planetary mixer.
2. Faktor adalah variabel bebas dalam penelitian ini yaitu lama pencampuran dan kecepatan putar mixer.
3. Level adalah tingkatan jumlah atau besarnya suatu faktor yang dinyatakan secara numerik, dalam penelitian ini digunakan dua level yaitu level rendah dan level tinggi.
Tabel I. Hubungan Level dengan Faktor
Lam a pencam puran
( m enit )
Kecepat an put ar ( rpm )
Level rendah 5 700
Level t inggi 15 900
4. Respon adalah hasil percobaan yang perubahannya secara kuantitatif dapat diamati, dalam penelitian ini meliputi daya sebar, viskositas, pergeseran viskositas, modus nilai tengah interval ukuran tetesan minyak, dan daya repelan gel.
5. Efek adalah hasil pengaruh suatu faktor terhadap respon. Nilainya ditentukan oleh perhitungan efek rata-rata.
6. Interaksi adalah peristiwa berubahnya hasil pengaruh faktor karena keberadaan faktor lain.
7. Faktor dominan adalah suatu faktor yang memberikan rata-rata hasil pengaruh yang relatif paling besar terhadap suatu respon tertentu dibandingkan rata-rata hasil pengaruh faktor lain maupun rata-rata hasil pengaruh interaksi kedua faktor.
9. Daya sebar (cm) adalah kemampuan gel untuk menyebar, dinyatakan dalam nilai rata-rata 6 kali pengukuran diameter penyebaran yang diukur dengan kondisi percobaan massa gel 1 + 0,01 gram, massa beban 125 + 1 gram dan diukur selama 1 menit. Daya sebar optimum yang diinginkan adalah < 5cm. 10. Viskositas (dPa.s) adalah tahanan gel untuk mengalir, dinyatakan dalam nilai
rata-rata 6 kali pengukuran viskositas yang diukur dengan menggunakan
Viscotester Rion VT-04 dengan selang waktu pengukuran setiap 15 menit. Viskositas optimum yang diinginkan adalah 15,5 d.Pa.s sampai 20 dPa.s.
11. Pergeseran viskositas (%) adalah persentase selisih rata-rata viskositas yang diukur setelah penyimpanan satu bulan dengan rata-rata viskositas yang diukur segera setelah pembuatan dibagi dengan rata-rata viskositas yang diukur segera setelah pembuatan. Pergeseran viskositas optimum yang diinginkan adalah < 10%.
12. Modus ukuran tetesan minyak (mikron) adalah nilai tengah interval ukuran tetesan minyak yang paling sering muncul dalam pengukuran diameter tetesan minyak. Pengukuran diameter tetesan minyak dilakukan terhadap 500 partikel. Modus ukuran tetesan minyak optimum yang diinginkan adalah < 10μm.
14. Contour plot adalah profil dua dimensi respon. Profil respon digambarkan berdasarkan persamaan desain faktorial.
15. Contour plot super imposed adalah penggabungan seluruh profil respon yang optimal yang telah dipilih melalui contour plot masing-masing respon berdasarkan standar yang telah ditetapkan.
16. Kondisi optimum adalah area dalam contour plot super imposed yang menghasilkan gel dengan daya sebar < 5cm, viskositas 15,5 sampai 20 dPa.s, pergeseran viskositas < 10%, modus ukuran tetesan minyak < 10μm, dan daya repelan gel > 95% dengan waktu pengujian 6 jam.
D. Alat dan Bahan
Bahan yang digunakan adalah Citronella oil (Brataco Chemika), Carbopol® 940 (kualitas farmasetis), Propilen glikol (kualitas farmasetis), Etanol (p.a.), Trietanolamin (TEA), dan Aquadest.
Alat yang digunakan adalah Mixer (Philips) rakitan dengan skala kecepatan (rpm), Neraca analitik (Precise 2000C-2000D1), Viscotester seri VT 04 (Rion-Japan),
Mikroskop (Olympus CH-2), Stopwatch, Horizontal double plate, Alat uji proteksi terhadap nyamuk, Hand refractometer (Atago), Piknometer, dan Magnetic stirrer.
E. Tata Cara Penelitian 1. Standarisasi minyak sereh (Citronella oil)
Permukaan air diatur sampai puncak kapiler, kelebihan air dibuang dengan kain dan tutup pipa kapiler. Setelah mencapai suhu kamar piknometer dibersihkan dan ditimbang. Kemudian piknometer dikosongkan dan ditimbang. Hal yang sama juga dilakukan pada citronella oil. Bobot jenis citronella oil 25oC/25oC sama dengan kerapatan citronella oil dibagi kerapatan air.
b. Penetapan indeks bias. Penutup prisma dibuka dan teteskan 1 atau 2 tetes citronella oil pada prisma utama. Kemudian penutup prisma ditutup dengan lembut sampai menyentuh prisma utama. Skala “1”,”2”, atau “3” diatur dengan memutar knob sampai tanda “ ” tergantung dari konsentrasi sampel yang akan
diuji. Jarak jangkauan skala adalah sebagai berikut : “1” : 1,333 – 1,404 (skala sebelah kiri) “2” : 1,404 – 1,468 (skala tengah)
“3” : 1,468 – 1,520 (skala sebelah kanan)
Ujung refraktometer diarahkan ke arah cahaya yang terang dan lihat melalui lensa sambil diputar-putar sampai skala terlihat jelas. Akan nampak garis batas yang memisahkan sisi yang terang dan gelap pada bagian atas dan bagian bawah. Jika garis batas berwarna atau tidak jelas, maka putar ring untuk menghilangkan warna hingga garis batas tersebut menjadi jelas.
2. Pembuatan formula
a. Formula. Komposisi formula (untuk 100 g) berdasarkan penelitian Liong (2005) sebagai berikut :
Aquadest 8,3 g (3) Trietanolamin 2,1 g Aquadest 8,9 g (4) Citronella Oil 10 g
Berdasarkan hasil penelitian diperoleh bahwa komposisi optimum dalam contour plot super imposed antara sistem gel dan citronella oil berada dalam rentang sistem gel 90 – 93 dan citronella oil 7 – 10. Oleh karena itu, pada penelitian ini digunakan komposisi sistem gel : citronella oil = 93 : 10.
Tabel II. Kondisi Percobaan menurut Desain Faktorial
Form ula Lam a pencam puran
( m enit )
Kecepat an put ar ( rpm )
1 5 700 a 15 700 b 5 900 ab 15 900
b. Pembuatan. Pembuatan gel dimulai dengan mengembangkan Carbopol® 940 sebanyak 3 gram dalam 100 ml aquadest sehari sebelum digunakan. Setelah itu Carbopol® 940 3%b/v dengan aquadest (fase (2)) dipanaskan sampai suhu 70oC (disebut larutan 1). Citronella Oil (fase (4)) dan Propilen glikol dicampur dengan menggunakan magnetic strirer 700 rpm selama 10 menit (disebut larutan 2). Larutan 2 dimasukkan ke dalam larutan 1 selagi panas tanpa diaduk. Campuran larutan 2 dan larutan 1 selanjutnya diaduk dengan mixer menggunakan kecepatan dan lama waktu putar yang telah ditentukan. Dalam 2,5 menit, tambahkan etanol (25 ml setiap 20 detik), dan dalam 2,5 menit berikutnya tambahkan TEA (10 ml setiap 20 detik). 3. Uji sifat fisis, stabilitas, dan efektivitas sediaan gel
dan pemberat sehingga berat kaca bulat dan pemberat 125 + 1 gram, didiamkan selama 1 menit, angkat beban dan catat diameter penyebarannya (Garg dkk, 2002).
b. Viskositas. Pengukuran viskositas dilakukan dengan menggunakan alat
Viscometer Rion seri VT 04. Pengukuran dilakukan dengan memasukkan gel ke dalam wadah dan dipasang pada portable viscotester. Viskositas gel diketahui dengan mengamati gerakan jarum penunjuk viskositas. Tiap formula dilakukan pengulangan pengukuran sebanyak 6 kali dengan pendiaman selama 15 menit setiap pengukuran. Pengukuran viskositas dilakukan 2 kali, yaitu (1) segera setelah gel selesai dibuat dan (2) setelah disimpan selama 1 bulan (Intruction Manual Viscotester VT-04E).
c. Uji Mikromeritik. Pembanding masing-masing percobaan dibuat dengan mencampur seluruh bahan tanpa Citronella oil dengan variasi waktu dan kecepatan putar mixer sehinga diperoleh pembanding percobaan (1), (a), (b), dan (ab). Setelah dilakukan kalibrasi mikroskop pengamatan ukuran partikel dilakukan sebanyak 500 buah (Martin, 1993) dimulai dari percobaan (1) dengan terlebih dahulu dibandingkan dengan pembanding percobaan (1) untuk menentukan ukuran droplet yang sebenarnya. Demikian juga dengan percobaan (a), (b), dan (ab).
kelompok terdiri dari tiga ekor kelinci. Sebagai pembanding digunakan tiga ekor kelinci untuk kontrol negatif (Anonim, 1999).
F. Analisis Data dan Optimasi
Data yang diperoleh dianalisis dengan perhitungan efek desain faktorial dan grafik hubungan untuk mengetahui efek dari lama pencampuran, kecepatan putar
mixer, dan interaksinya.
Analisis statistik dengan Yate’s treatment dilakukan untuk menilai signifikansi efek yang dominan terhadap respon. Hipotesis nol (H0) yang digunakan
dalam analisis statistik ini adalah tidak ada efek dominan lama pencampuran dan kecepatan putar yang mempengaruhi sifat fisis, stabilitas, dan efektivitas gel repelan. Negasi hipotesis nol adalah hipotesis alternatif (H1) yaitu terdapat efek dominan lama
pencampuran dan kecepatan putar yang mempengaruhi sifat fisis, stabilitas, dan efektivitas repelan gel repelan. Kriteria penerimaan yang digunakan yaitu H1
diterima apabila nilai F hitung lebih besar daripada nilai F tabel (F(1,3) dengan taraf
kepercayaan 95%) yaitu sebesar 10,128.
A. Standarisasi Minyak Sereh (Citronella oil)
Standarisasi citronella oil perlu dilakukan untuk menjamin kebenaran dan kemurnian dari citronella oil yang digunakan. Standarisasi dilakukan dengan menentukan bobot jenis dan indeks bias citronella oil, karena bobot jenis dan indeks bias merupakan salah satu kriteria yang penting dalam menentukan mutu dan kemurnian minyak atsiri.
Pengukuran bobot jenis dilakukan dengan menggunakan piknometer, sedangkan pengukuran indeks bias dilakukan dengan menggunakan hand refractometer. Hasil pengukuran yang diperoleh selanjutnya dibandingkan literatur Farmakope Indonesia Edisi III (Anonim, 1979) untuk memastikan kebenaran dan kemurnian citronella oil.
Tabel III. Hasil Standarisasi Citronella oil dibandingkan dengan Pustaka
Standarisasi Hasil pengukuran Pustaka
Bobot j enis ( 25oC/ 25oC) 0,895 + 0,00266 0,880 – 0,895
I ndeks bias ( 25oC) 1,462 + 0,000408 1,468 – 1,473
Dari hasil standarisasi citronella oil untuk indeks bias tidak masuk dalam rentang tetapi mendekati rentang indeks bias yang ditetapkan oleh pustaka, sedangkan untuk bobot jenis nilainya masuk dalam nilai rentang bobot jenis yang ditetapkan oleh pustaka. Hasil ini menunjukkan bahwa citronella oil yang digunakan pada penelitian ini kurang murni.
B. Uji Sifat Fisis dan Stabilitas Gel
Sediaan gel repelan citronella oil yang telah dibuat selanjutnya diuji kualitasnya dengan melihat sifat fisis dan stabilitasnya. Uji sifat fisis yang dilakukan meliputi uji daya sebar dan uji viskositas, sedangkan untuk stabilitas sediaan dapat dilihat dari nilai persen pergeseran viskositas yang terjadi setelah penyimpanan sediaan selama satu bulan. Suatu sediaan dikatakan baik apabila nilai pergeseran viskositasnya kecil. Seluruh uji ini dilakukan untuk melihat apakah gel repelan
citronella oil yang dihasilkan tersebut telah memenuhi syarat sediaan gel yang baik.
Tabel IV. Hasil Uji Sifat Fisis dan Stabilitas Gel
Formula Daya sebar (cm) Viskositas (dPa.s) δ viskositas (%)
1 3,881 + 0,147 22,646 + 3,389 20,221 + 2,797
a 4,195 + 0,243 15,854 + 1,338 14,092 + 19,929
b 4,352 + 0,362 16,500 + 3,082 5,075 + 1,340
ab 4,567 + 0,695 15,146 + 3,613 6,233 + 3,398
Perhitungan secara desain faktorial memungkinkan untuk mengetahui faktor yang memberikan efek paling besar apakah lama pencampuran, kecepatan putar
mixer, ataukah interaksi keduanya dalam menentukan sifat fisis dan stabilitas sediaan gel.
Tabel V. Efek Lama Pencampuran, Kecepatan Putar, dan Interaksi Antara Keduanya dalam Menentukan Sifat Fisis dan Stabilitas Gel
Efek Daya sebar Viskositas δ viskositas
Lam a pencam puran 0,246 | - 4,073 | | - 2,486 |
Kecepat an put ar 0,421 | - 3,427 | | - 11,503 |
I nt eraksi | - 0,05 | 2,719 3,644
1. Daya sebar
berat 125 + 1 gram selama satu menit. Setelah satu menit, beban diangkat dan diukur diameter penyebaran gel. Berdasarkan diameter penyebarannya, sediaan gel dapat diklasifikasikan menjadi semistiff bila diameter penyebaran < 5cm dan semifluid bila diameter penyebaran > 5cm tetapi < 7cm. Pada sediaan semipadat, viskositas berbanding terbalik dengan daya sebar. Semakin besar daya sebar maka viskositas semakin kecil (Garg dkk, 2002).
Hasil pengukuran diameter penyebaran (Tabel IV), menunjukkan bahwa baik pada formula (1), (a), (b), maupun (ab) memiliki diameter penyebaran < 5cm, sehingga sesuai dengan klasifikasi yang telah disebutkan sebelumnya sediaan gel repelan citronella oil yang dihasilkan dapat digolongkan sebagai sediaan semistiff.
Berdasarkan perhitungan efek lama pencampuran, kecepatan putar, dan interaksi keduanya terbatas pada level yang diteliti (Tabel V), dapat dilihat bahwa kecepatan putar memiliki efek yang paling besar pengaruhnya terhadap daya sebar. Kecepatan putar memberikan efek meningkatkan daya sebar sebesar 0,421. Lama pencampuran memberikan efek meningkatkan daya sebar sebesar 0,246. Interaksi antara lama pencampuran dan kecepatan putar memberikan efek menurunkan daya sebar sebesar 0,05. Analisis dengan menggunakan Yate’s treatment selanjutnya dilakukan untuk menunjukkan signifikansi dari efek terhadap respon.
Tabel VI. Analisis Yate’s treatment untuk Respon Daya Sebar
D e gr e e of fr e e dom
Su m squ a r e M e a n squ a r e F
Re plica t ion 1 0,1957 0,1957
Tr e a t m e n t 3 0, 4985 0,1662
a 1 0,1393 0,1393 0,4826
b 1 0,3542 0,3542 1,2270
ab 1 0,0050 0,0050 0,0174
Ex pe r im e n t a l e r r or 3 0,8659 0,2886
Hasil perbandingan F hitung (Tabel VI) dengan F tabel memperlihatkan bahwa nilai F hitung untuk faktor a, faktor b, dan faktor ab lebih kecil dari F tabel, sehingga dapat disimpulkan bahwa faktor lama pencampuran, kecepatan putar, maupun interaksi antara keduanya tidak memiliki efek dominan terhadap respon daya sebar (H0 diterima).
Pengaruh lama pencampuran, kecepatan putar, dan interaksi dari keduanya dapat dilihat dari grafik berikut :
3.8 3.9 4 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7
0 5 10 15 20
Lama pencampuran (menit)
D a ya seb ar ( cm )
level rendah kecepatan putar level tinggi kecepatan putar
3.8 3.9 4 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7
600 700 800 900 1000 Kecepatan putar (rpm)
Da ya s e b a r ( c m )
level rendah lama pencampuran
level tinggi lama pencampuran
Gambar 6a Gambar 6b
Gambar 6. Grafik hubungan antara lama pencampuran dengan daya sebar (6a); grafik hubungan antara kecepatan putar dengan daya sebar (6b)
gel pada level rendah maupun level tinggi lama pencampuran akan meningkatkan daya sebar (Gambar 6b). Peningkatan kecepatan putar akan menyebabkan peningkatan gaya pada mixer. Peningkatan gaya menyebabkan rantai polimer mengalami relaksasi (dari bentuk globular menjadi terurai sehingga terjadi pelepasan air yang memicu perubahan struktur menyesuaikan dengan arah gaya), sehingga viskositas menurun. Penurunan viskositas akan meningkatkan daya sebar karena viskositas berbanding terbalik dengan daya sebar.
2. Viskositas
Pengukuran viskositas sediaan gel dilakukan dengan menggunakan
Viscotester Rion seri VT-04. Viskositas merupakan tahanan untuk mengalir. Semakin besar viskositas suatu sediaan berarti sediaan tersebut semakin kental demikian juga sebaliknya semakin kecil viskositas sediaan maka sediaan tersebut semakin encer. Viskositas yang diharapkan dari gel repelan yang terbentuk adalah 15,5 dPa.s sampai 20 dPa.s sesuai dengan kriteria yang ditetapkan oleh peneliti yang menyatakan bahwa gel pada range viskositas tersebut memiliki sifat fisis, stabilitas, dan daya repelan yang baik yaitu sediaan telah memberikan konsistensi sebagai gel
citronella oil yang dihasilkan cukup encer. Hal ini mungkin disebabkan karena penambahan Trietanolamin yang mempengaruhi nilai pH (pada penelitian ini tidak diukur) yang menyebabkan sistem gel tidak berada pada kondisi pH netral sehingga viskositas sediaan menjadi rendah.
Berdasarkan perhitungan efek lama pencampuran, kecepatan putar, dan interaksi keduanya terbatas pada level yang diteliti (Tabel V), dapat dilihat bahwa lama pencampuran memiliki efek yang paling besar pengaruhnya terhadap viskositas. Lama pencampuran memberikan efek menurunkan viskositas sebesar 1,073. Kecepatan putar memberikan efek menurunkan viskositas sebesar 3,427. Interaksi antara lama pencampuran dan kecepatan putar memberikan efek meningkatkan viskositas sebesar 2,719. Analisis dengan menggunakan Yate’s treatment selanjutnya dilakukan untuk menunjukkan signifikansi dari efek terhadap respon.
Tabel VII. Analisis Yate’s treatment untuk Respon Viskositas
D e gr e e of fr e e dom
Su m squ a r e M e a n squ a r e F
Re plica t ion 1 3,3908 3,3908
Tr e a t m e n t 3 71,4501 23,8167
a 1 33,1774 33,1774 1,9959
b 1 23,4897 23,4897 1,4131
ab 1 14,7829 14,7829 0,8893
Ex pe r im e n t a l e r r or 3 49,8690 16,6230
Tot a l 7 124,7099 - - - -
Pengaruh lama pencampuran, kecepatan putar, dan interaksi dari keduanya dapat dilihat dari grafik berikut :
0 5 10 15 20 25
0 5 10 15 20
Lama pencampuran (menit)
V is ko si tas ( d P as)
level rendah kecepatan putar level tinggi kecepatan putar
0 5 10 15 20 25
600 700 800 900 1000
Kecepatan putar (rpm)
V isko si tas ( d P as )
level rendah lama pencampuran level tinggi lama pencampuran
Gambar 7a Gambar 7b
Gambar 7. Grafik hubungan antara lama pencampuran dengan viskositas (7a); grafik hubungan antara kecepatan putar dengan viskositas (7b)
Semakin lama pencampuran dilakukan saat proses pembuatan gel pada level rendah maupun pada level tinggi kecepatan putar mixer akan menurunkan viskositas (Gambar 7a). Peningkatan lama pencampuran, seperti telah disebutkan sebelumnya, akan menurunkan momen gaya sehingga terjadi pula penurunan viskositas sediaan. Semakin tinggi kecepatan putar mixer yang digunakan saat proses pembuatan gel pada level rendah maupun level tinggi lama pencampuran akan menurunkan viskositas (Gambar 7b). Peningkatan kecepatan putar akan menurunkan nilai viskositas gel karena sifat rheologi gel yaitu pseudoplastis dimana sediaan dengan rheologi pseudoplastis dengan peningkatan gaya akan mengalami penurunan viskositas.
3. Pergeseran viskositas
pergeseran viskositas inilah yang digunakan untuk menyatakan stabilitas sediaan gel repelan yang dihasilkan. Semakin kecil nilai pergeseran viskositas maka semakin baik stabilitas gel. Pada penelitian tentang metilhidroksietilselulosa, penyimpanan selama dua bulan pada temperatur 40oC terjadi pergeseran viskositas sebesar 15% (Zatz dkk, 1996). Metilhidroksietilselulosa merupakan polimer semisintetik, maka pada gelling agent yang digunakan dalam penelitian ini yaitu Carbopol® 940 yang merupakan polimer sintetik ditetapkan standar pergeseran viskositas adalah 10% karena sifatnya sebagai polimer sintetik tidak atau lebih sulit untuk ditumbuhi mikroorganisme.
Berdasarkan perhitungan efek lama pencampuran, kecepatan putar, dan interaksi keduanya terbatas pada level yang diteliti (Tabel V), dapat dilihat bahwa kecepatan putar memiliki efek yang paling dominan pengaruhnya terhadap pergeseran viskositas. Kecepatan putar memberikan efek dominan menurunkan nilai pergeseran viskositas sebesar 11,503. Lama pencampuran memberikan efek menurunkan nilai pergeseran viskositas sebesar 2,486. Interaksi antara lama pencampuran dan kecepatan putar memberikan efek meningkatkan nilai pergeseran viskositas sebesar 3,644. Analisis dengan menggunakan Yate’s treatment selanjutnya dilakukan untuk menunjukkan signifikansi dari efek terhadap respon.
Tabel VIII. Analisis Yate’s treatment untuk Respon Pergeseran Viskositas
D e gr e e of fr e e dom
Su m squ a r e M e a n squ a r e F
Re plica t ion 1 80,8992 80,8992
Tr e a t m e n t 3 303,5436 101,1812
a 1 12,3554 12,3554 0.1098
b 1 264,6380 264,6380 2.3528
ab 1 26,5502 26,5502 0.2360
Ex pe r im e n t a l e r r or 3 337.4342 112,4781
Hasil perbandingan F hitung (Tabel VIII) dengan F tabel memperlihatkan bahwa nilai F hitung untuk faktor a, faktor b, dan faktor ab lebih kecil dari F tabel, sehingga dapat disimpulkan bahwa faktor lama pencampuran, kecepatan putar, maupun interaksi antara keduanya tidak memiliki efek dominan terhadap respon pergeseran viskositas (H0 diterima).
Pengaruh lama pencampuran, kecepatan putar, dan interaksi dari keduanya dapat dilihat dari grafik berikut :
0.000 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000
0 5 10 15 20
Lama pencampuran (menit)
P er g eser an vi sko si tas ( % )
level rendah kecepatan putar level tinggi kecepatan putar
0.000 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000
600 700 800 900 1000
Kecepatan putar (rpm )
P e rg e ser an vi sko si tas (% )
level rendah lam a pencam puran level tinggi lam a pencam puran
Gambar 8a Gambar 8b
Gambar 8. Grafik hubungan antara lama pencampuran dengan δ viskositas (8a); grafik hubungan antara kecepatan putar dengan δ viskositas (8b)
Viskositas sediaan akan kembali seperti semula apabila gaya yang diberikan dihilangkan. Relaksasi dari polimer akan menjadi bersifat permanen apabila gaya yang diberikan berlebih. Peningkatan lama pencampuran dan kecepatan putar menyebabkan adanya peningkatan gaya sehingga perubahan viskositas berkurang akibat polimer yang menjadi badan pembentuk gel mengalami perubahan struktur yang permanen.
C. Mikromeritik
Mikromeritik dilakukan untuk mengetahui ukuran dari tetesan citronella oil
yang terjerat dalam sistem gel. Pengukuran dilakukan terhadap 500 partikel (Martin, 1993) dan data ukuran partikel yang diperoleh selanjutnya dibuat rentang dengan skala tertentu. Hasil perhitungan menunjukkan modus nilai tengah interval ukuran tetesan minyak dari masing-masing formula adalah sebagai berikut :
Tabel IX. Modus Nilai Tengah Interval Ukuran Tetesan Minyak
Formula Modus (mikron)
1 8,002 + 1,503
a 8,752 + 2,830
b 6,126 + 1,680
ab 5,469 + 0,000
0.0% 10.0% 20.0% 30.0% 40.0% 50.0% 60.0% 70.0%
3.5 8.5 13.5 18.5 23.5 28.5
Modus nilai tengah interval ukuran tetesan minyak (mikron)
%
Fr
ekue
n
si
Formula (1) replikasi 1 Formula (a) replikasi 1 Formula (b) replikasi 1 Formula (ab) replikasi 1 Formula (1) replikasi 2 Formula (a) replikasi 2 Formula (b) replikasi 2 Formula (ab) replikasi 2
Gambar 9. Grafik distribusi ukuran tetesan minyak
Data ukuran tetesan minyak yang paling sering muncul adalah di bawah 20 mikron, dan diharapkan semakin kecil ukuran tetesan minyak maka luas permukaan yang kontak dengan sistem gel semakin luas sehingga stabilitas sediaan semakin baik. Ukuran diameter tetesan minyak yang diharapkan pada penelitian ini adalah < 10μm, sehingga stabilitas sediaan dapat terjamin dan untuk alasan estetika.
Untuk melihat pengaruh lama pencampuran, kecepatan putar mixer, dan interaksi keduanya terhadap ukuran tetesan minyak dan faktor mana yang dominan dalam mempengaruhi ukuran tetesan minyak dalam gel, maka dapat dihitung efek dengan perhitungan desain faktorial.
Tabel X. Efek Lama Pencampuran, Kecepatan Putar, dan Interaksi antara Keduanya dalam Menentukan Ukuran Tetesan Minyak
Efek Modus ukuran tetesan minyak (mikron)
Lam a pencam puran 0,0465
Kecepat an put ar | - 2,5795 |
Berdasarkan perhitungan efek lama pencampuran, kecepatan putar, dan interaksi keduanya terbatas pada level yang diteliti, dapat dilihat bahwa kecepatan putar memiliki efek yang paling besar pengaruhnya terhadap modus ukuran tetesan minyak. Kecepatan putar memberikan efek menurunkan nilai modus ukuran tetesan minyak sebesar 2,5795. Lama pencampuran memberikan efek meningkatkan nilai modus ukuran tetesan minyak sebesar 0,0465. Interaksi antara keduanya memberikan efek menurunkan nilai modus ukuran tetesan minyak sebesar 0,7035. Analisis dengan menggunakan Yate’s treatment selanjutnya dilakukan untuk menunjukkan signifikansi dari efek terhadap respon.
Tabel XI. Analisis Yate’s treatment untuk Respon Modus Ukuran Tetesan Minyak
D e gr e e of fr e e dom
Su m squ a r e M e a n squ a r e F
Re plica t ion 1 2,2599 2,2599
Tr e a t m e n t 3 14,3018 4,7673
a 1 0,0043 0,0043 0,0012
b 1 13,3076 13,3076 3,6861
ab 1 0,9898 0,9898 0,2742
Ex pe r im e n t a l e r r or 3 10,8307 3,6102
Tot a l 7 27,3924 - - - -
Hasil perbandingan F hitung (Tabel XI) dengan F tabel memperlihatkan bahwa nilai F hitung untuk faktor a, faktor b, dan faktor ab lebih kecil dari F tabel, sehingga dapat disimpulkan bahwa faktor lama pencampuran, kecepatan putar, maupun interaksi antara keduanya tidak memiliki efek dominan terhadap respon modus ukuran tetesan minyak (H0 diterima).
5 6 7 8 9
0 5 10 15 20
Lam a pencam puran (m enit)
M odus uk ur a n pa rt ik e l (m ik ron)
level rendah kecepatan putar level tinggi kecepatan putar
5 6 7 8 9 10
600 700 800 900 1000 Kecepatan putar (rpm )
M o du s uk u ra n p a rt ik e l ( m ik ro n)
level rendah lama pencampuran level tinggi lama pencampuran
Gambar 10a Gambar 10b
Gambar 10. Grafik hubungan antara lama pencampuran dengan modus ukuran tetesan minyak (10a); grafik hubungan antara kecepatan putar dengan modus ukuran tetesan minyak (10b)
dapat semakin memecah ukuran tetesan minyak sehingga semakin besar nilai kecepatan putar tetesan minyak yang dihasilkan akan semakin kecil.
D. Uji Efektivitas Gel Repelan Citronella oil
Uji efektivitas gel repelan citronella oil dilakukan untuk mengetahui seberapa besar kemampuan gel repelan citronella oil dalam menolak nyamuk. Parameter yang digunakan untuk menentukan efektivitas gel repelan adalah persen repelansi. Gel repelan citronella oil sebaiknya memiliki persen repelansi lebih dari sama dengan 95% (Anonim, 1999). Gel repelan citronella oil yang memiliki persen repelansi 95% artinya citronella oil yang terdapat dalam gel tersebut memiliki kemampuan untuk menolak 95% nyamuk dibandingkan dengan kelompok kontrol.
Pengujian efektivitas gel repelan dilakukan terhadap nyamuk Aedes aegepty
selama 6 jam (pukul 10.00 – 16.00). Hasil yang diperoleh adalah sebagai berikut :
Tabel XII. Hasil Perhitungan Persen Repelansi
Formula Persen Repelansi (%)
1 94,269 + 3,542
a 98,387 + 2,282
b 97,353 + 3,743
ab 98,801 + 0,723
Berdasarkan hasil perhitungan (Tabel XI), persen repelansi tidak ada yang bernotasi negatif sehingga dapat dikatakan bahwa semua formula memiliki daya repelan terhadap nyamuk Aedes aegepty bila dibanding kontrol.
Tabel XIII. Efek Lama Pencampuran, Kecepatan Putar, dan Interaksi antara Keduanya dalam Menentukan Persen Repelansi
Efek Persen repelansi (%)
Lam a pencam puran 1,285
Kecepat an put ar 1,799
I nt eraksi | - 2,833 |
Berdasarkan perhitungan efek lama pencampuran, kecepatan putar, dan interaksi keduanya terbatas pada level yang diteliti, dapat dilihat bahwa interaksi antara lama pencampuran dan kecepatan putar memiliki efek yang paling besar pengaruhnya terhadap persen repelansi. Interaksi kedua faktor memberikan efek menurunkan persen repelansi sebesar 2,833. Lama pencampuran memberikan efek meningkatkan persen repelansi sebesar 1,285. Kecepatan putar memberikan efek meningkatkan persen repelansi sebesar 1,799. Analisis dengan menggunakan Yate’s treatment selanjutnya dilakukan untuk menunjukkan signifikansi dari efek terhadap respon.
Tabel XIV. Analisis Yate’s treatment untuk Respon Persen Repelansi
D e gr e e of fr e e dom
Su m squ a r e M e a n squ a r e F
Re plica t ion 1 4,5798 4,5789
Tr e a t m e n t 3 25,8273 8,6091
a 1 3,3037 3,3037 0,3577
b 1 6,4746 6,4746 0,7010
ab 1 16,0489 16,0489 1,7376
Ex pe r im e n t a l e r r or 3 27,7084 9,2361
Tot a l 7 58,1156 - - - -
Hasil perbandingan F hitung (Tabel XIV) dengan F tabel memperlihatkan bahwa nilai F hitung untuk faktor a, faktor b, dan faktor ab lebih kecil dari F tabel, sehingga dapat disimpulkan bahwa faktor lama pencampuran, kecepatan putar, maupun interaksi antara keduanya tidak memiliki efek dominan terhadap respon persen repelansi (H0 diterima).
94 95 96 97 98 99 100
0 5 10 15 20
Lama pencampuran (menit)
D a y a r e pel a n ( % )
level rendah kecepatan putar level tinggi kecepatan putar
94 95 96 97 98 99 100
600 700 800 900 1000
Kecepatan putar (rpm)
D aya r e p e la n (% )
level rendah lama pencampuran level tinggi lama pencampuran
Gambar 11a Gambar 11b
Gambar 11. Grafik hubungan antara lama pencampuran dengan persen repelansi (11a); grafik hubungan antara kecepatan putar dengan persen repelansi (11b)
E. Optimasi
Optimasi formula dilakukan untuk mendapatkan lama pencampuran dan kecepatan putar mixer yang optimum pada proses pembuatan sediaan gel repelan
citronella oil. Optimasi formula meliputi sifat fisis sediaan gel (daya sebar, viskositas, dan modus ukuran tetesan minyak), stabilitas sediaan gel (persen pergeseran viskositas), dan daya repelan gel. Masing-masing dari setiap respon dibuat contour plot berdasarkan perhitungan desain faktorial.
Area optimum ditentukan dari setiap contour plot sesuai dengan standar respon yang diinginkan. Area tersebut selanjutnya digabung menjadi satu yaitu
contour plot super imposed untuk memperoleh area kondisi optimum terbatas pada level tiap faktor yang diamati.
Persamaan desain faktorial daya sebar yang diperoleh adalah Y = 1,9005 + 0,0664 X1 + 0,002605 X2 – 0,00005 X1X2. Contour plot untuk respon daya sebar
dapat digambarkan sebagai berikut :
Gambar 12 . Contour plot daya sebar
Daya sebar yang diinginkan adalah < 5cm. Seluruh area yang berwarna biru merupakan area yang memenuhi respon daya sebar yang diinginkan.
Persamaan desain faktorial viskositas yang diperoleh adalah Y = 57,0695 – 2,5825 X1 – 0,044325 X2 + 0,002719 X1X2. Contour plot untuk respon viskositas
dapat digambarkan sebagai berikut :
Gambar 13 . Contour plot viskositas
Viskositas sediaan gel repelan sebaiknya tidak terlalu besar (kental) karena akan sulit dikeluarkan dari pengemasnya ataupun tidak terlalu kecil (encer) karena akan mempersulit penggunanya saat diaplikasikan ke kulit. Viskositas yang diinginkan pada penelitian ini adalah 15,5 sampai 20 dPa.s, di mana pada rentang tersebut peneliti menganggap sediaan yang dihasilkan memiliki penampilan yang baik. Area berwarna merah muda merupakan area yang memenuhi respon viskositas yang diinginkan.
Persamaan desain faktorial pergeseran viskositas adalah Y = 89,04875 – 3,16335X1 – 0,0939475X2 + 0,0036435 X1X2. Contour plot untuk respon pergeseran
Gambar 14. Contour plot pergeseran viskositas
Pergeseran viskositas yang terjadi setelah penyimpanan selama satu bulan diharapkan tidak terjadi, atau seandainya terjadi maka diharapkan seminimal mungkin. Terjadinya pergeseran viskositas setelah satu bulan menunjukkan adanya ketidakstabilan sediaan selama penyimpanan (Zatz et al, 1996). Pergeseran viskositas yang diinginkan adalah < 10%. Area berwarna kuning merupakan area yang memenuhi respon pergeseran viskositas yang diinginkan.
Persamaan desain faktorial modus ukuran tetesan miyak adalah Y = 11,73075 + 0,56745X1 – 0,0058625X2 – 0,0007035 X1X2. Contour plot untuk respon
modus ukuran tetesan miyak dapat digambarkan sebagai berikut :
Ukuran partikel suatu sediaan dapat menjadi parameter kestabilan sediaan tersebut. Modus ukuran tetesan minyak menunjukkan nilai tengah interval rentang diameter tetesan minyak yang diamati di mana frekuensi paling sering muncul. Modus ukuran tetesan minyak optimum yang diinginkan adalah < 10μm terkait dengan alasan estetika dan untuk mencegah terjadinya degradasi mekanis. Area berwarna hijau menunjukkan area yang memenuhi respon modus ukuran tetesan minyak yang diinginkan.
Persamaan desain faktorial daya repelan adalah Y = 66,025 + 2,3949 X1 +
0,037325 X2 – 0,002833 X1X2. Contour plot untuk respon daya repelan dapat
digambarkan sebagai berikut :
Gambar 16 . Contour plot daya repelan
Daya repelan menunjukkan kemampuan sediaan gel repelan citronella oil
Penggabungan seluruh contour plot respon yang diamati menghasilkan
contour plot super imposed sebagai berikut :
Gambar 17. Contour plot super imposed
A. Kesimpulan
1. Daya sebar sediaan gel repelan Citronella oil yang dihasilkan adalah antara 3,881+0,147cm pada lama pencampuran dan kecepatan putar mixer level rendah sampai 4,567+0,695cm pada lama pencampuran dan kecepatan putar
mixer level tinggi.
2. Viskositas sediaan gel repelan Citronella oil yang dihasilkan adalah antara 22,646+3,389dPa.s pada lama pencampuran dan kecepatan putar mixer level rendah sampai 15,146+3,613dPa.s pada lama pencampuran dan kecepatan putar
mixer level tinggi.
3. Pergeseran viskositas sediaan gel repelan Citronella oil yang dihasilkan adalah antara 20,221+2,797% pada lama pencampuran dan kecepatan putar mixer
level rendah sampai 6,233+3,398% pada lama pencampuran dan kecepatan putar mixer level tinggi.
4. Modus nilai tengah interval ukuran tetesan minyak pada sediaan gel repelan
Citronella oil yang dihasilkan adalah antara 8,002+1,503μm pada lama pencampuran dan kecepatan putar mixer level rendah sampai 5,469+0,000μm pada lama pencampuran dan kecepatan putar mixer level tinggi.
5. Daya repelansi sediaan gel repelan Citronella oil yang dihasilkan adalah antara 94,269+3,542% pada lama pencampuran dan kecepatan putar mixer level
rendah sampai 98,801+0,723% pada lama pencampuran dan kecepatan putar
mixer level tinggi.
6. Proses pencampuran (lama pencampuran dan kecepatan putar mixer) tidak berpengaruh terhadap sifat fisis, stabilitas gel, dan efektivitas gel repelan
citronella oil.
7. Diperoleh area kondisi optimum proses pencampuran gel repelan citronella oil
berdasarkan contour plot super imposed pada level 5 menit sampai 15 menit untuk faktor lama pencampuran dan level 700rpm sampai 900rpm untuk kecepatan putar mixer, yang memenuhi respon daya sebar < 5cm, viskositas 15,5dPa.s sampai 20dPa.s, pergeseran viskositas < 10% , modus nilai tengah interval ukuran tetesan minyak < 10μm, dan daya repelan > 95%.
B. Saran
1. Dilakukan penelitian pada level yang berbeda untuk melihat apakah terdapat pengaruh dari proses pencampuran pada level tersebut terhadap sifat fisis, stabilitas, dan efektivitas sediaan gel repelan citronella oil.
2. Dilakukan standarisasi citronella oil dengan menggunakan pembanding yang telah diketahui dengan pasti kemurniannya sehingga nilai kemurnian citronella oil yang digunakan dapat ditetapkan.
4. Dilakukan penelitian lebih lanjut tentang efektivitas (daya repelan) gel repelan
DAFTAR PUSTAKA
Allen, L.V., 2002, The Art, Science, and Technology of Pharmaceutical Compunding, 2nd ed., 301-312, American Pharmaceutical Association, Washington D.C.
Anonim, Instruction Manual Viscotester VT-04E, 13-14, Rion Co.
