Jurnal Sains Materi IndonesiaIndonesian Journal of Materials Science

Vol. 14, No. 4, Juli 2013, hal : 248 - 252ISSN : 1411-1098

248

Akreditasi LIPI Nomor : 395/D/2012

Tanggal 24 April 2012

PENGARUH TEKNIK PENGERINGAN SEMPROT(SPRAY DRYING) DALAM MIKROENKAPSULASI

ASIATICOSIDE DAN EKSTRAK JAHE

AthanasiaAmanda Septevani, Dewi Sondari dan M. GhozaliPusat Penelitian Kimia (P2K) - LIPI

Kawasan Puspiptek, Serpong 15314, Tangerang Selatane-mail: fani.manda@yahoo.com

Diterima: 20 Desember 2012 Diperbaiki: 20 Mei 2013 Disetujui: 13 Juni 2013

ABSTRAK

PENGARUH TEKNIK PENGERINGAN SEMPROT (SPRAY DRYING) DALAMMIKROENKAPSULASI ASIATICOSIDE DAN EKSTRAK JAHE. Telah dilakukan proses enkapsulasiasiaticoside dan ekstrak jahe sebagai bahan sediaan aktif antiselulit menggunakan maltodextrin dan gum arabicsebagai bahan pembungkus dari zat aktif. Pembuatan mikrokapsul dilakukan dengan menggunakan pengeringsemprot (spray drying) dan dibandingkan dengan proses tanpa menggunakan pengering semprot. AnalisisScanning Electron Microscope (SEM) menunjukkan bahwa kapsul yang dihasilkan berbentuk bulatan, dimanakapsul yang dihasilkan tanpa pengering semprot cenderung teraglomerasi sedangkan yang dihasilkan denganteknik pengeringan semprot tidak teraglomerasi akan tetapi cenderung berkerut. Analisis ukuran partikelmenunjukkan ukuran partikel dengan alat pengering semprot lebih besar dari pada tanpa pengering semprotdengan rata-rata ukuran partikel masing-masing adalah 12,0 μm dan 10.31 μm. Distribusi ukuran partikel lebihhomogen pada kapsul yang dihasilkan dengan teknik pengeringan semprot. Dari uji mikrobiologi, mikrokapsuldengan zat aktif yang mengandung asiaticoside dan ekstrak jahe aman dipakai untuk sediaan oral dimana untukE.coli dan Salmonella menunjukkan hasil yang negatif, untuk analisis angka lempeng total mengandung5,1 x 104 cfu/mL sedangkan untuk analisis kapang khamir mengandung 9,5 x 101 cfu/mL.

Kata kunci: Mikroenkapsulasi, Spray drying, Maltodextrin, Gum arabic, Asiaticoside

ABSTRACT

EFFECT OF SPRAY DRYING TECHNIQUE ON MICROENCAPSULATION OFASIATICOSIDEAND GINGER EXTRACT. This article discusses the process of encapsulation of asiaticosideand ginger extract as an active ingredient for anti-cellulite using maltodextrin and gum arabic as a packingmaterial of the active substance. Preparation of microcapsules was made by a spray drying technique andcompared to the process without using a spray dryer. The results of Scanning Electron Microscope (SEM)analysis showed that the capsules were produced in the form of a sphere in which the capsule made withoutspray dryers tend to agglomerate while the capsule produced by spray drying technique did not agglomeratebut rather wrinkled. Particle size analysis result showed that particle size with spray dryer was larger than thenon-spray dryer with an average particle size of 12.0 μm and 10.31 μm, respectively. More homogeneousparticle size distribution was produced for the capsules by spray drying technique. From microbiology testresults, the microcapsules containing the active substance asiaticoside and ginger extract was safely used fororal dosage form. E. coli and Salmonella content test showed negative results, total plate count analysiscontaining 5.1 x 104 cfu/mL, while for the analysis of yeast fungi containing 9.5 x 101 cfu/mL

Keywords: Microencapsulation, Spray drying, Malto dextrin, Gum arabic, Asiaticoside

PENDAHULUAN

Selama ini, pegagan dikenal dengan nama latinCentella asiatica atau Hydrocotyle asiatica sudah lamadigunakan sebagai bahan aktif untuk penangananselulit. Selulit merupakan kombinasi dari lemak, toksin(cellular wastes) dan air yang berbentuk massa seperti

gel yang terjebak pada jaringan penghubung di bawahpermukaan kulit. Sel-sel pada jaringan ini mengalamigangguan pada metabolismenya yang menyebabkan selini menimbun lemak. Akibat penimbunan ini jaringanpenghubung akan menebal dan mengeras sehingga

Pengaruh Teknik Pengeringan Semprot (Spray drying) dalam Mikroenkapsulasi Asiaticoside dan Ekstrak Jahe

(Athanasia Amanda Septevani)

249

menimbulkan bentuk seperti lesung tidak datar [1]. Efekfarmakologi utama dari pegagan diketahui berasal darikandungan senyawa triterpenoid yaitu asiatic acid,madecassic acid, asiaticoside dan madecassoside.

Berdasarkan penelitian farmakologi yangdilakukan, pegagan mempunyai efek merangsangpertumbuhan rambut dan kuku, meningkatkanperkembangan pembuluh darah serta menjaganya dalamjaringan penghubung (connective tissue). Bahan ini jugadapat meningkatkan pembentukan mucin (zat utamapembentuk mucus) dan komponen-komponen dasarpembentuk lainnya, seperti hyaluronic acid danchondroitin sulfate, meningkatkan daya kompak (tensileintegrity) dermis (jaringan kulit di bawah epidermis),meningkatkan proses keratinisasi (pembentukan keratin)epidermis melalui perangsangan pada lapisan luar kulitdan meningkatkan efek keseimbangan pada jaringanpenghubung [2].

Tanaman jahe atau nama ilmiahnya Zingiberofficinale telah lama dikenal di Indonesia. Jahe merupakansalah satu rempah-rempah penting. Rimpangnya sangatluas dipakai, antara lain sebagai bumbu masak, pemberiaroma dan rasa pada makanan seperti roti, kue, biskuit,kembang gula dan berbagai minuman. Jahe jugadigunakan dalam industri obat, minyak wangi dan jamutradisional. Tanaman jahe belum dikenal sebagai bahanaktif untuk pembuatan anti selulit, padahal tanaman iniberpotensi tinggi dalam penanganan selulit. Hasilpenelitian telah membuktikan secara ilmiah bahwa jahememiliki manfaat melancarkan aliran darah sehinggadapat mencegah penggumpalan darah dan sangat efektifdalam penanganan masalah selulit. Selain itu jahe jugamengandung antioksidan yang membantu menetralkanefek merusak yang disebabkan oleh radikal bebas didalam tubuh [3].

Proses enkapsulasi zat aktif dengan materialpembungkus dapat melindungi zat aktif dari faktoreksternal dan meningkatkan stabilitas dari bahan aktifsehingga fungsinya dapat terjaga selama penyimpanan.Selain itu teknik enkapsulasi juga dapat meningkatkanpenyerapan zat aktif (slow release) pada saat masukke dalam tubuh sehingga fungsi zat aktif tersebutdapat maksimal dalam tubuh. Mikroenkapsulasisendiri merupakan suatu proses penyalutan partikelpadatan berukuran mikron, droplet cairan atau gasdalam suatu kulit penyalut yang inert, untukmengisolasi dan melindungi dari lingkunganeksternal [4-6].

Beberapa metode tentang pembuatanmikrokapsul telah banyak dilaporkan, yaitu dapatdilakukan dengan menggunakan metode emulsi,suspensi, semi suspensi, presipitasi, dispersi,polimerisasi antar muka (interfacial polymerization),granulasi, spray drying dan polikondensasisuspensi [4,6,7]. Material pembungkus yang biasadigunakan pada industri makanan adalah derivat darikarbohidrat [8].

Pada penelitian ini, enkapsulasi zat aktifAsiaticoside dan ekstrak jahe sebagai bahan sediaananti selulit dilakukan dengan menggunakan materialpembungkus maltodextrin dan gum arabic .

Maltodextrin adalah material yang larut air,dimana pada saat dipakai sebagai material pembungkusdapat melindungi zat aktif terenkapsulasi terhadapreaksi oksidasi [9]. Maltodextrin juga dapat mengurangimasalah aglomerasi selama penyimpanan sehinggadapat meningkatkan stabilitas produk [10]. Gumarabic adalah komplek heteropolisakarida yang biasadigunakan sebagai material pembungkus terutamadengan teknik penyemprotan kering (spray drying).Hal ini dikarenakan bahan ini memiliki viskositas yangrendah dan kemampuan yang baik dalam prosesemulsifikasi yang dapat membantu menghasilkanmikrokapsul yang bagus dengan menggunakanpengeringan semprot [11].

Teknik enkapsulasi yang umumnya dilakukanpada industri makanan adalah proses pengeringansemprot (spray drying). Pengering semprot banyakdipakai karena ekonomis dan fleksibel, peralatan jugasudah banyak tersedia, dan dapat menghasilkan partikelyang memiliki kualitas yang bagus. Enkapsulasi denganpengering semprot dilakukan dengan melarutkan,mengemulsifikasi dan mendispersikan zat aktif dalamlarutan pembungkus yang kemudian mengumpankanlarutan zat aktif kedalam hot chamber sehinggadihasilkan mikrokapsul zat aktif yang telahterenkapsulasi.

Pada penelitian ini akan dilakukan enkapsulasizat aktif menggunakan maltodextrin dan gum arabicdengan alat pengering semprot dan tanpa pengeringsemprot (dengan oven pada suhu 40 oC). Karakteristikdari mikrokapsul yang dihasilkan akan dipelajari untukmengetahui pengaruh teknik pengeringan semprotterhadap proses enkapsulasi.

METODE PERCOBAAN

Bahan

Zat aktif terdiri dari centella asiaticoside daritanaman pegagan sebesar 2,5 %berat dan ekstrak jahesebesar 1 %berat. Material pembungkus terdiri darimaltodextrin (Merck) dan gum arabic (Merck) denganperbandingan 9 : 1.

Cara Kerja

Larutan senyawa aktif dibuat dengan melarutkanzat aktif dengan etanol dan dihomogenisasimenggunakan disperser Ultra-Turrax® hingga larutsempurna. Sedangkan larutan pembungkus dibuatdengan melarutkan material pembungkus denganaquades menggunakan disperser Ultra-Turrax®.Perbandingan ekstrak bahan aktif dengan bahan

Jurnal Sains Materi IndonesiaIndonesian Journal of Materials Science

Vol. 14, No. 4, Juli 2013, hal : 248 - 252ISSN : 1411-1098

250

pembungkus adalah 1:4 dan kandungan total padatanadalah 10% dari berat total larutan enkapsulasi

Enkapsulasi dilakukan dengan melarutkan larutanekstrak bahan aktif dengan sekitar 20% dari larutanpembungkus bahan aktif dan dihomogenisasi selamakurang lebih 30 menit. Selanjutnya sisa dari larutanpembungkus ditambahkan sedikit demi sedikit ke dalamlarutan tersebut dan dihomogenisasi selama sekitar15 menit. Larutan enkapsulasi tersebut selanjutnyadiproses dengan dua perlakuan yaitu menggunakanpengering semprot dan tanpa pengering semprot untukmendapatkan bahan aktif terenkapsulasi dalam bentukmikrokapsul. Untuk pembentukkan kapsul denganpengering semprot dilakukan dengan mengumpankanlarutan zat terenkapsulasi pada alat pengering semprotRotary Atomizer Spray Dryer dengan kecepatan9000 rpm hingga 12000 rpm, kapasitas input 2 liter perjam hingga 5 liter per jam, dengan suhu masuk umpan160 oC dan suhu keluar produk 80 oC. Sedangkan padapembentukan kapsul tanpa pengering semprot dilakukandengan pemanasan dalam oven pada suhu 40 oC.

Karakterisasi

Karakterisasi terhadap produk mikrokapsulyang dihasilkan dilakukan dengan menggunakanScanning Electron Microscopy (JSM-5600LV SEMInstrument, JEOL-Ltd) dan analisis ukuran partikeldengan Particle Size Analyzer (BECKMANNCOULTER. Selain itu untuk mengetahui keamananpenggunaan mikrokapsul dalam penanganan selulitdilakukan uji mikrobiologi.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Spray drying (teknik pengeringan semprot)adalah metode enkapsulasi tertua yang telah banyakdigunakan dalam industri makanan. Proses spray dryingmemiliki banyak kelebihan diantaranya ekonomis,fleksibel dengan peralatan yang mudah digunakan sertamenghasilkan kapsul dengan kualitas yang baik. Teknikpengeringan semprot meliputi tiga tahap penting sepertiterlihat pada Gambar 1. Pertama pendispersian bahanyang akan dilapisi/zat aktif/core material (biasanyaflavor/minyak) ke dalam larutan matriks atau pelapis/

pembungkus yang pada umumnya merupakan suatuhidrokoloid. Kedua, homogenisasi untuk menghasilkansuatu emulsi minyak dalam air, dan terakhir dilakukanatomisasi ke dalam udara panas pada alat pengeringsemprot sehingga pelarut yang umunya berupa air akandiuapkan dan pengeringan dapat terjadi dengan cepatsehingga terbentuk mikrokapsul.

Mekanisme tertahannya zat aktif didalam kapsuldengan teknik pengeringan semprot telah dijelaskan olehpeneliti sebelumnya [12]. Selama proses pengeringan,suatu lapisan film terbentuk pada permukaan droplet.Film ini lebih permeable terhadap molekul air yangbertindak sebagai pelarut selama padatan dikeringkandan ukuran pori-porinya lebih kecil dibandingkandengan molekulzat aktif. Karena molekul zat aktif memilikikelarutan yang lebih rendah dan berukuran lebih besardibandingkan molekul air, maka molekul zat aktif tidakdapat berdifusi keluar melalui permukaan film danterperangkap di dalam droplet yang kering.

Struktur Morfologi Mikrokapsul

Struktur morfologi mikrokapsul zat aktifAsiaticoside dan ekstrak jahe dapat dilihat dari fotoScanning Electron Microscopy (SEM ) pada Gambar 2dan Gambar 3. Hasil analisis SEM tersebut menunjukkanbahwa struktur morfologi dari mikrokapsul yangdihasilkan baik melalui teknik pengeringan semprot (spraydrying) dan tanpa menggunakan pengeringan semprotmemiliki struktur bulat/bola (microsphere).

Struktur morfologi mikrokapsul yang dihasilkanmenggunakan pengering semprot tidak menyatu (tidak

Gambar 1. Alat spray drying (pengering semprot) [4].

Gambar 2. Struktur morfologi produk mikrokapsulmenggunakan teknik pengeringan semprot

Gambar 3. Struktur morfologi produk mikrokapsul tanpamenggunakan teknik pengeringan semprot

Pengaruh Teknik Pengeringan Semprot (Spray drying) dalam Mikroenkapsulasi Asiaticoside dan Ekstrak Jahe

(Athanasia Amanda Septevani)

251

teraglomerasi), akan tetapi sebagian dari mikrokapsulcenderung berkerut. Hal ini disebabkan pada teknikpengeringan semprot, suhu larutan emulsi zatterenkapsulasi yang diumpankan pada alat pengeringsemprot (pada suhu kamar), sangat jauh berbeda dengansuhu operasi ruang pengering semprot (pada suhudiatas 100 oC) sehingga menyebabkan air menguapsecara cepat dan membuat sebagian besar permukaannyaberkerut. Sedangkan pembentukan kapsul tanpa alatpengering semprot menghasilkan partikel yang kuranghomogen dan cenderung teraglomerasi. Hal inidisebabkan penguapan air yang terjadi tidak merata danlebih lama sehingga partikel cenderung menyatu danmenyebabkan ukuran partikel yang kurang homogen.

Distribusi Ukuran Partikel

Distribusi dan ukuran partikel mikrokapsul dapatdilihat pada Gambar 4 , Gambar 5 dan Tabel 1.Berdasarkan

hasil analisis ukuran partikel menggunakan Particle SizeAnalyser (PSA) menunjukkan ukuran partikel denganalat pengering semprot lebih besar dari pada tanpapengering semprot dengan rata-rata ukuran partikelmasing-masing adalah 12,0 μm dan 10,31 μm. Akan tetapidistribusi ukuran partikel pada mikrokapsul tanpamenggunakan teknik pengeringan semprot tidak seragam(heterogen) dibandingkan mengguakan teknikpengeringan semprot. Hal ini disebabkan adanya partikelkapsul yang teraglomerasi. Ketidakmerataan prosespengeringan sangat mempengaruhi distribusi dari ukuranpartikel.

Uji Mikrobiologi

Untuk mengetahui keamanan pada penggunaanmikrokapsul zat aktif asiaticoside dan ekstrak jahe untukpenanganan selulit pada pemakaian oral maka dilakukanuji mikrobiologi yang meliputi analisis angka lempengtotal, kapang khamir, E.coli dan Salmonella yang dapatdilihat pada Tabel 2.

Pada uji mikrobiologi, kandungan untukE.coli dan Salmonella menunjukkan hasil yangnegatif, untuk analisis angka lempeng total mengandung5,1 x 104cfu/mL, sedangkan untuk analisis kapang khamirmengandung 9,5 x 101cfu/mL. Nilai tersebut di atas sangataman karena batas maksimal untuk angka lempeng totaldan kapang khamir adalah 1 x 1010 cfu/mL.

KESIMPULAN

Mikroenkapsulasi zat aktif yang mengandungasiaticoside dan ekstrak jahe dengan materialpembungkus gum arabic dan maltodextrin dilakukandengan menggunakan teknik pengeringan semprot dantanpa pengeringan semprot. Partikel berbentuk bulatanyang dihasilkan tanpa pengering semprot cenderungmenggumpal sedangkan yang dihasilkan dengan teknikpengeringan semprot tidak menggumpal akan tetapicenderung berkerut. Dari analisis ukuran partikelmenunjukkan ukuran partikel dengan alat pengeringsemprot lebih besar dari pada tanpa pengering semprotdengan rata-rata ukuran partikel masing-masing adalah12,0 μm dan 10,31 μm. Distribusi ukuran partikel lebihhomogen pada kapsul yang dihasilkan dengan teknikpengeringan semprot. Dari uji mikrobiologi, mikrokapsulzat aktif yang mengandung asiaticoside dan ekstrakjahe aman dipakai untuk sediaan oral dimana untukkandungan E.coli dan Salmonella menunjukkan hasil

SampelDiameter (μm)

% < 10 % < 25 % < 50 % < 75 % < 90

Teknik pengeringan semprot(spray drying)

2,70 7,579 12,48 16,65 20,07

Tanpa menggunakan teknikpengeringan semprot (ovenpada suhu 40 oC )

3,061 5,715 9,636 14,12 18,70

Tabel 1. Distribusi ukuran partikel mikrokapsul

Gambar 4. Distribusi ukuran partikel mikrokapsulmenggunakan teknik pengeringan semprot

Gambar 5. Distribusi ukuran partikel mikrokapsul tanpamenggunakan teknik pengeringan semprot

Sampel Jenis Bahan Parameter Satuan Hasil Metode

Pegagan 2,5%dan jahe 1%Malto dextrin :Gum = 9 : 1

Sediaan oral(powder)

E. coli cfu/ml Negatif SNI 01-2897-2008Salmonella cfu/ml Negatif SNI 01-2897-2008Angka LempengTotal

cfu/ml 5,1 x 104 SNI 01-2897-2008

Kapang Khamir cfu/ml 9,5 x 10 1* SNI 01-2897-2008

Tabel 2. Analisis angka lempeng total, Kapang Khamir, E. coli,Salmonella.

Jurnal Sains Materi IndonesiaIndonesian Journal of Materials Science

Vol. 14, No. 4, Juli 2013, hal : 248 - 252ISSN : 1411-1098

252

yang negatif, untuk analisis angka lempeng totalmengandung 5,1 x 104cfu/mL, sedangkan untuk analisiskapang khamir mengandung 9,5 x 101cfu/mL.

UCAPAN TERIMAKASIH

Penulis mengucapkan terimakasih kepadaPimpinan Proyek Insentif- Ristek Anggaran Tahun 2010dan seluruh anggota laboratorium polimer BidangTeknologi Proses dan Katalitik yang telah memberikanbantuan dan dukungannya.

DAFTAR ACUAN

[1]. Y. C. HALVORSEN, W. O WILKISON, Y. R. LCURRIE, P. PIERACCINI,A. SEN, Composition forPreventing Cellulite In Mammalian Skin, U.S.Patent US 0041708A1, (2001)

[2]. World Health Organisation, Herbae Centellae,In WHO Monographs on Selected MedicinalPlants, World Health Organisation, Geneva,Switzerland, 1 (1999) 77-85

[3]. H. MURAD and MARINA DEL REY,Pharmaceutical Compositions and Methods for

Reducing the Appearance of Cellulite, U.S. PatentUS 0137691A1, (2002)

[4]. J. D. DZIEZAK, Food Technology, (1988) 136-151[5]. S. J. RISCH, ACS Symposium Series, 590 (1995)

2-7[6]. D. E. PSZCZOLA, Food Technology, 52 (12) (1998)

70-77[7]. R. PARTANEN, M. AHRO, M. HAKALA,

H. KALLIO, P. FORSSELLET, Eur. Food Res.Technol., 214 (2001) 242-247

[8]. N. J. ZUIDAM and V.A. NEDOVIC, EncapsulationTechnologies for Food Ingredients and FoodProcessing, Spinger Science Buss. Media, NewYork (2010)

[9]. S. ERSUS and U. YURDAGEL, Journal of FoodEngineering, 80 (2006) 808-812

[10]. A. L. GABAS, V.R.N. TELIS, P.J.A. SOBRAL,J. TELIS-ROMERO, Journal of Food andEngineering, 82 (2007) 246-252

[11]. J.N.BEMILLER,R.L.WHISTLER,Carbohydrates.In : O.R. FENNEMA, Editor. Food Chemistry,3rd Ed. NewYork, Marcel Dekker (1996) 157-224

[12]. G. A. REINECCIUS and W. E. BANGS, PerfumeFlavor, 9 (1982) 27-29