Bahan dan Metode MODEL KALIBRASI GINGEROL DAN KURKUMIN

Gingerol dari serbuk rimpang Jahe dan persen transmitan Kurkumin dari serbuk rimpang Temulawak pada interval bilangan gelombang tertentu. Simplisia contoh rimpang jahe dan temulawak diperoleh dari tiga sumber yaitu: 1. Data hasil pengamatan rimpang temulawak dan jahe dua daerah sentra produksi tanaman obat yaitu Kulonprogo-Jawa Tengah dan Karanganyar-D.I. Yogyakarta. Pengamatan dilakukan pada periode waktu 27 juli 2003 sampai dengan 1 agustus 2003. Pada masing-masing contoh dilakukan pengamatan ulangan sebanyak dua kali 2. Data hasil percobaan rimpang temulawak di Kebun percobaan Biofarmaka- IPB yang berlokasi di Cikabayan-Bogor. Percobaan dilakukan pada masa tanam oktober 2003 sampai dengan agustus 2004. Faktor yang dicobakan terhadap tanaman temulawak ada 2 faktor, yaitu: a. Faktor Pupuk Organik dengan 2 taraf pemberian pupuk yaitu K0 = 0 tonha K1 = 5 tonha b. Pupuk anorganik dengan 4 taraf pada N= 60 kgHa dan K 2 O= 75 kgHa, yaitu: P0 : dosis pupuk P2O5 = 0 kgHa P30 : dosis pupuk P2O5 = 30 kgHa P60 : dosis pupuk P2O5 = 60 kgHa P90 : dosis pupuk P2O5 = 90 kgHa Rancangan yang digunakan adalah rancangan faktorial acak kelompok dengan 8 jenis kombinasi perlakuan. Dalam percobaan ini rimpang temulawak diperlakukan dibawah naungan. Jumlah kelompok ulangan dalam percobaan ini ditetapkan 3 kelompok sehingga percobaan ini memerlukan sebanyak 24 petak percobaan 3. Pembelian contoh rimpang jahe dan temulawak yang berasal dari Balitro, Bogor, Majalengka dan Sukabumi. Pada masing-masing contoh dilakukan pengamatan ulangan sebanyak dua kali Jumlah contoh rimpang Jahe dan Temulawak untuk keseluruhan tersaji pada Tabel 14. Tabel 14 Jumlah pengamatan rimpang Jahe dan rimpang Temulawak Sumber Jahe Temulawak Kulonprogo 4 6 Karanganyar 10 4 Balitro 2 2 Bogor 2 2 Majalengka 2 - Sukabumi - 2 K0P0 - 3 K0P30 - 3 K0P60 - 3 K0P90 - 3 K1P0 - 3 K1P30 - 3 K1P60 - 3 K1P90 - 3 Total 20 40 Pada penelitian ini Spektrometer IR yang digunakan adalah Spektrometer IR IRP restige-21FTIR-8400s, Shimadzu Fourier Transform Infrared Spektrophotometer dengan spesifikasi resolusi: 4 cm -1 , pada kisaran bilangan gelombang : 400 cm -1 –4000 cm -1 dan scan : 10. Struktur matriks data keluaran FTIR tersaji pada Tabel 15. Keluaran HPLC berupa konsentrasi Gingerol untuk setiap contoh ekstrak rimpang Jahe dan konsentrasi Kurkumin untuk setiap ekstrak rimpang Temulawak. Tabel 16 menyajikan struktur data keluaran HPLC. Tabel 15 Matriks data persentase transmitan keluaran FTIR Bilangan Gelombang cm -1 Sampel 3996.249 3994.320 3992.391 3990.462 3988.534 3986.605 ……. 399.239 1 2 . . n Tabel 16 Struktur data konsentrasi Gingerol Contoh 1 2 3 ….. n Konsentrasi Gingerol Tahapan analisis dalam penyusunan model kalibrasi dapat diuraikan dalam bentuk diagram seperti tersaji pada Gambar 16. Pada tahap awal dilakukan pengujian kesamaan pola spektrum keluaran FTIR. Tahapan ini dilakukan dengan tujuan memperoleh gambaran kesamaan pola spektrum antar pengamatan pada daerah yang sama atau antar pengamatan pada daerah yang berbeda. Hasil yang diperoleh dapat menjadi acuan penentuan banyaknya model kalibrasi yang harus dibuat untuk setiap senyawa aktif. Apabila antara daerah memiliki pola spektrum yang berbeda, maka model kalibrasi dibuat untuk setiap daerah amatan. Sebaliknya bila antara daerah memiliki pola spektrum yang sama untuk suatu senyawa aktif, maka cukup dibuat satu model kalibrasi untuk setiap senyawa aktif. Dua pola spektrum akan memiliki pola yang sama bila kedua spektrum tersebut sejajar. Pada uraian berikutnya kesamaan pola spektrum disebut sebagai kesejajaran spektrum. Langkah awal pada pengujian kesejajaran spektrum adalah penentuan konstanta k, yang merupakan batasan besaran ragam selisih persentase transmitan dari dua spektrum yang dianggap sejajar. Pada tahap ini dihitung ragam selisih persentase transmitan antar ulangan pada setiap contoh. Maksimum ragam yang diperoleh digunakan sebagai k dalam pengujian hipotesis kesejajaran spektrum. Langkah selanjutnya adalah melakukan pengujian kesejajaran spektrum antara contoh dalam daerah yang sama. Bila ternyata spektrum antara contoh dalam suatu daerah tidak sejajar maka model kalibrasi dibentuk untuk setiap contoh. Bila antara contoh tersebut memiliki spektrum yang sejajar, maka dilanjutkan dengan pengujian kesejajaran spektrum antara daerah yang berbeda. Model kalibrasi akan dibuat untuk setiap daerah bila pola spektrum antara setiap daerah tidak sejajar, sebaliknya bila pola spektrum antara daerah sejajar akan dibuat satu model kalibrasi untuk keseluruhan daerah. Data keluaran FTIR berupa persentase transmitan dan bilangan gelombang umumnya berupa matriks data yang berukuran besar. Keterbatasan perangkat lunak yang tersedia serta untuk mempercepat proses, data keluaran FTIR terlebih dulu direduksi menggunakan pendekatan regresi terpenggal seperti dibahas pada BAB III. Tahapan selanjutnya dibuat model kalibrasi antara data hasil reduksi dengan data konsentrasi keluaran HPLC menggunakan pendekatan Bayes hirarki terbaik yang diperoleh dari hasil kajian pada BAB IV. Data yang dimiliki dibagi menjadi dua, sebagian untuk penyusunan model dan sebagian lagi untuk validasi model. Kebaikan model yang dihasilkan diukur menggunakan Jumlah Kuadrat Galat JKG dan Root Mean Square Error Prediction RMSEP.

BAB VII. PEMBAHASAN UMUM

Model kalibrasi adalah model hubungan antara berbagai respons dari instrumen analitik dengan satu atau lebih karakteristik dari suatu bahan aktif. Secara umum model kalibrasi merupakan suatu fungsi matematik dengan data empirik dan pengetahuan untuk menduga informasi pada y yang tidak diketahui berdasarkan informasi pada X yang tersedia Martens Naes 1989. Beberapa permasalahan yang dijumpai pada penyusunan model kalibrasi adalah 1 dimensi matriks X yang sangat besar, 2 Jumlah pengamatan n yang jauh lebih kecil dibandingkan jumlah peubah bebas p, 3 Adanya kekolinearan ganda yang sempurna antara peubah bebas X. Beberapa metode yang dapat digunakan untuk pendugaan model kalibrasi dengan mengatasi masalah kolinearitas adalah metode regresi bertatar, regresi ridge, regresi komponen utama, metode Partial Least Square PLS, metode Neural Network Partial Least Square NNPLS, regresi linier berganda dengan wavelength, Shrinkage of wavelett coeffisien dan Bayesian wavelet regression. Pada umumnya keseluruhan metode pendekatan tersebut melakukan tahap awal pengolahan pre-processing, yaitu mereduksi p menjadi p , dengan p jauh lebih kecil dari p p p. Beberapa kajian metode pre-processing dan pereduksian data dengan menggunakan data keluaran FTIR yang sama dengan penelitian ini telah dilakukan, beberapa diantaranya yaitu Sunaryo 2005 dan Arnita 2005. Sunaryo 2005 menggunakan transformasi wavelet untuk pereduksian data keluaran FTIR. Hasil yang diperoleh menunjukkan besaran ukuran kebaikan model yang lebih baik dibanding menggunakan metode komponen utama dan transformasi Fourier. Arnita 2005 menggunakan metode komponen utama dan koreksi pencaran pada tahap awal pengolahan data keluaran FTIR. Penggunaan koreksi pencaran ternyata dapat menjadikan pola dan posisi spektrum tiap contoh lebih mendekati rujukannya dalam hal ini spektrum rata-rata keseluruhan contoh. Hal ini mengakibatkan informasi yang diberikan spektrum tiap contoh relatif sama. Model kalibrasi yang dibentuk dari data yang dikoreksi pencarannya mampu memberikan nilai RMSEP, MSEP dan SEP yang lebih kecil dibanding model kalibrasi yang dibentuk dari data yang tidak dikoreksi pencarannya. Pada penelitian ini penulis menggunakan pendekatan Regresi Terpenggal Segmented Regression untuk pereduksian data keluaran FTIR. Penerapan pendekatan ini untuk pereduksian data keluaran FTIR belum pernah dilakukan oleh peneliti lain . Hasil penelitian ini menunjukkan adanya kelebihan atau keunggulan penggunaan pendekatan Regresi Terpenggal untuk model kalibrasi. Beberapa kelebihan pendekatan ini adalah 1 Pereduksian data dilakukan dengan tidak mengilangkan pola sebaran data 2 Menanggulangi permasalahan dimensi data yang besar, dan 3 Pengukuran kebaikan hasil menggunakan acuan yang pasti. Secara teori juga dibuktikan bahwa pendekatan regresi terpenggal memungkinkan dilakukan untuk berbagai pola spektrum keluaran FTIR. Pada pendekatan ini suatu spektrum dipenggal menjadi beberapa bagian, dengan tiap bagian membentuk suatu pola garis lurus. Antara tiap bagian dihubungkan oleh satu titik breakpoints. Besaran titik breakpoints akan selalu diperoleh karena vektor dugaan parameter persamaan garis lurus termasuk didalamnya dugaan titik breakpoints pada setiap bagian bersifat konsisten dan asymptotic solution . Pendekatan regresi terpenggal akan mereduksi jumlah titik persen transmitan suatu spektrum p menjadi lebih kecil p , p p. Pendekatan ini menghasilkan p peubah bebas yang tetap saling berkorelasi. Sehingga bila ingin dilakukan penyusunan model kalibrasi masih diperlukan tahapan analisis untuk mengatasi permasalahan kekolinearan ganda antara peubah bebas yaitu pentransformasian dari peubah yang bersifat kolinear tersebut menjadi peubah baru yang relatif lebih bebas satu sama lain, atau dipilih metode pendekatan yang dapat diterapkan pada kasus terdapat kekolinearan ganda. Salah satu pendekatan yang dapat digunakan pada kasus terdapat kekolinearan ganda adalah pendekatan Bayes. Pendekatan ini memungkinkan digunakan untuk mengatasi masalah kolinearitas, karena dalam pendekatan ini informasi baru ditambahkan kedalam model dengan cara mengganggap bahwa parameter model berasal dari sebaran tertentu sehingga tidak bersifat deterministik. Sebaran ini dikenal sebagai sebaran prior yang mencerminkan keyakinan kita tentang besarnya parameter tersebut. Beberapa kajian pustaka yang