Sifat teknologi dan peningkatan aktivitas antijamur dari ekstrak Paeonia rockii dikemas dalam matriks berbasis chitosan

(Technological properties and enhancement of antifungal activity of a Paeonia rockii extract encapsulated in a chitosan-based matrix)

Oleh : Mardiyati HasanahBP : 1111013018Tugas preformulasi

1. Latar belakangPaeonia rockii (Paeoniaceae) adalah tanaman semak berkayu yang sedikit

distribusinya di barat laut Cina. Pada penelitian sebelumnya, komposisi dan aktivitas biologis ekstrak polar dari akar P. rockii (PPR) diselidiki . Ekstrak tanaman ini ditemukan memiliki aktivitas tinggi dalam menyerap radikal bebas dan menghambat pertumbuhan Candida albicans, suatu ragi (yeast) yang merupakan flora normal pada tubuh manusia, yang apabila koloninya berlebihan dapat menyebabkan infeksi.

Makanan, obat herbal, kosmetik herbal dan produk nutraseutikal mudah tercemar ragi, sehingga harus dilakukan kontrol terhadap jumlah C. albicans. Kontaminasi dapat terjadi selama tahapan produksi atau penggunaan, seperti setelah membuka wadah. Ekstrak PPR dapat diusulkan sebagai pengawet alami untuk mengurangi kontaminasi jamur dan kerusakan oksidatif pada produk. Dari keunggulan ini, ekstrak mentah P. rockii yang belum diproses bersifat lengket dan sulit larut dalam air, sehingga menyulitkan dalam manufaktur. Selain itu, ekstrak mentah dapat terdegradasi selama masa penyimpanan dan proses manufaktur sehingga mengurangi aktivitas antifungi.

Sehingga cara untuk meningkatkan waktu paruh dan meningkatkan karakteristik teknologi ekstrak tanaman ini adalah dengan mengubahnya menjadi bentuk bubuk kering yang stabil dengan proses mikroenkapsulasi dengan polimer yang sesuai. Proses mikroenkapsulasi ini menggunakan pengeringan semprot. Teknik ini sebagian besar digunakan sebagai proses mikroenkapsulasi di produksi makanan untuk melindungi senyawa bioaktif atau fungsional makanan dari gangguan lingkungan (cahaya, suhu, oksidasi), sehingga menghasilkan produk yang baik dengan kadar air rendah dan ringan, sehingga produk tersebut lebih mudah dalam penyimpanan dan transportasi.

Kitosan merupakan polimer karbohidrat alami yang diperoleh deasetilasi kitin yang merupakan komponen utama dari cangkang krustasea (kepiting, udang). Merupakan molekul polusakarida kationik BM tinggi yang juga menunjukkan aktivitas antibakteri dan antijamur dan memiliki sifat coating. Kitin telah dilaporkan untuk menghambat pertumbuhan berbagai bakteri gram (+) dan gram (-) dan jamur. Sehingga penggunaan kitosan sebagai polimer untuk mikroenkapsulasi PPR bersifat sinergis yang dapat digunakan untuk melindungi, meningkatkan kualitas dan memperpanjang umur simpan produk segar dan olahan.

2. Metoda dan pengerjaan

Penyiapan suspensi kitosan dan PPR (larutan feed) untuk spray drying

Dibuat variasi suspensi untuk larutan feed (dengan volume 200 mL) yang terdiri dari kitosan (C) dan PPR dibuat dengan menggunakan media cair asam pH 3,0 (dibuat dengan air suling yang diasamkan dengan HCl 1,0 M) sebagai pelarut. Dalam percobaan ini, petama-tama dibuat larutan kitosan dengan konsentrasi kitosan bervariasi mulai dari 0,5% - 2% b/v, kemudian larutan tersebut diuji viskositasnya, karena nilai viskositasnya akan mempengaruhi distribusi ukuran dan dimensi dari mikrokapsul yang dihasilkan. Viskositas larutan kitosan ditentukan dengan viskometer rotasi pada kecepatan rotasi 100 rpm). Pengukuran dilakukan pada suhu 25o C, dan suhu dikontrol oleh waterbath.

Didapati bahwa konsentasi kitosan yang cocok dalam larutan kitosan tersebut adalah larutan dengan konsentrasi kitosan 0,5% b/v yang digunakan untuk mensuspensi PPR dengan berbagai perbandingan kitosan/PPR (3: 1 C-PPR / 3; 2: 1 C-PPR / 2; 1: 1 CPPR /1). Kemudian larutan kitosan 0,5% b/v dituang dalam glass bubble yang PPR kering. Setelah dibuat larutan Feed ini, larutan tersebut disonikasi selama 10 menit sebelum diproses lebih lanjut. Disiapkan pula larutan kitosan 0,5% b/v bebas PPR dengan kondisi pengerjaan yang sama. Kemudian larutan feed tersebut dilakukan spray drying.

Kondisi spray drying

Larutan feed disemprot dengan menggunakan alat Büchi B-191mini spray dryer dengan kondisi percobaan sebagai berikut: suhu inlet 120 oC; suhu outlet 68–71 oC; spray flow feed rate 5 ml/min; nozzle diameter 0.7 mm; drying air flow 600 l/h, air pressure 6 bar, aspirator 100%. Untuk menjaga homogenitas mikrokapsul, selama penyemprotan, suspensi diaduk menggunakan magnetic stirrer. Setiap penyemprotan, hasil semprotan dibuat rangkap tiga. Bubuk hasil spray drying dikumpulkan dan disimpan dengan kondisi vakum selama 48 jam pada suhu kamar sebelum karakterisasi.

Karakterisasi : Analisis kuantitatif, Analisis dengan UV/vis spectrometer, Analisis dengan HPLC, Uji spesifisitas dengan baku standar, Analisis ukuran partikel, Analisis morfologi partikel dengan scanning electron microscope, Analisis dengan Differential Scanning Calorimetry (DSC), Uji disolusi in vitro, Uji aktivitas antifungi secara in vitro, Uji stabilitas, dan Analisis secara statistik.

3. Hasil penelitian

Proses mikroenkapsulasi :Larutan kitosan dengan konsentrasi kitosan 0,5% b/v cocok untuk proses

atomisasi dan pengeringan larutan feed. Konsentrasi kitosan yang lebih rendah dari 0,5% tidak mampu menghasilkan bentuk mikrokapsul yang baik karena viskositas larutan kitosan rendah untuk menjaga stabilitas tetesan selama pengeringan semprot. 0,5% b/v. larutan kitosan dengan konsentrasi inilah yang dipakai untuk membuat larutan feed kitosan/PPR dengan perbandingan 3:1; 2:1; 1:1.

Karakterisasi serbuk :Analisis LLS (Linear Least Squares) menunjukkan bahwa mikropartikel berbasis

chitosan memiliki distribusi ukuran yang sangat sempit (C-PPR / 3 d50 9,28 µm; C-PPR / 2 d50 7.54 µm; C-PPR / 1 d50 5.15 µm), kemudian ukuran mikropartikel larutan kitosan tanpa PPR berukuran lebih besar (d50 23,24 µm). Secara khusus, dimensi partikel tampaknya dipengaruhi oleh rasio polimer / ekstrak. Bahkan, didapati semakin meningkat konsentrasi PPR dalam rasio larutan feed, maka semakin berkurang dimensi dan ukuran distribusi mikropartikel.

Profil termal dari PPR murni menunjukkan peristiwa endotermik, yaitu terlihat mencairnya komponen aktif, terutama polifenol, dalam kisaran suhu antara 130o C dan 220o C. kemudian profil termal kitosan murni, yang menunjukkan peristiwa eksotermis di sekitar 315o C yang mungkin disebabkan oleh degradasi oksidatif, yang akan tetapi tidak terlihat dalam termogram DSC C-PPR / 1. Tetapi didapati, grafik yang landai pada profil termal campuran kitosan/PPR (suhu kisaran 135o C - 260o C). Hal ini dikarenakan, karena profil termal bahan baku penyusun (kitosan dan PPR) menghilang setelah pencampuran, karena kitosan dan PPR dalam matriks C-PPR terjadi interaksi fisik selama pengeringan semprot. Kemudian didapati bahwa kelompok C-PPR / 1 memiliki sifat amorf.

Uji disolusi in vitro

Didapati profil uji disolusi in vitro C-PPR/1 adalah dalam 10 menit terdapat 70% pelepasan/disolusi ekstrak. Dibandingkan dengan PPR murni yang tidak di mikroenkapsulasi profil uji disolusinya hanya 10% yang terdisolusi dalam 10 menit. Hal ini dikarenakan karakteristik C-PPR/1yang memiliki dimensi yang lebih kecil dan menjadi bersifat amorf dibanding PPR murni, sehingga lebih mudah terdisolusi.

Uji aktivitas antifungi

Kemudian hasil uji aktivitas antifungi menunjukkan bahwa MIC50 dari C-PPR/1 adalah 0,6-0,8 µg / ml dan MIC50 dari PPR murni 1,3-1,5 µg /ml. kemudian pada uji daya hambat biofilm (hifa) fungi dengan kristal violet menunjukkan C-PPR/1 memiliki daya hambat biofil lebih besar dari PPR murni yaitu sebesar 2.0 µg/ml. hal ini dikarenakan karena adanya aktivitas anti mikroba yang sinergis antara kitosan dan PPR.

Uji stabilitas :

Pada uji stabilitas dipercepat selama 6 bulan, hasil menunjukkan bahwa kitosan sebagai matriks pembawa efektif dalam menstabilkan ekstrak kaya fenolik seperti PPR, bahkan di bawah kondisi penyimpanan yang ekstrim dapat memperpanjang waktu paruh PPR. selanjutnya, tidak ada ditemukan variasi yang signifikan selama uji stabilitas dipercepat. Kemudian didapati bahwa C-PPR / 1 tidak bersifat higroskopis dan tidak didapati adanya penurunan konsentrasi PPR. Didapati pula bahwa terjadi peningkatan aktivitas antioksidan dari PPR yang dimikroenkapsulasi dibandingkan dengan PPR murni.

4. Saran untuk peneliti berikutnyaHasil menunjukkan bahwa kitosan sebagai matriks pembawa efektif dalam

menstabilkan ekstrak yang kaya akan senyawa fenolik seperti PPR, bahkan di bawah kondisi penyimpanan yang ekstrim dapat memperpanjang waktu paruh PPR. Sehingga kitosan dapat digunakan sebagai matriks pembawa senyawa fenolik lainnya untuk penelitian - penelitian selanjutnya.

Selain itu, formulasi serbuk ini bisa menjadi titik awal dalam pengembangan kombinasi teknologi antara kitosan dengan ekstrak tanaman lain yang memiliki aktivitas antimikroba untuk meningkatkan aktivitas antimikroba sehingga dapat dikembangkan menjadi antimikroba yang lebih potensial untuk pengawet makanan maupun cakupan pengobatan.