Optimasi formula sediaan gel uv protection filtrat perasan umbi wortel [Daucus carota, Linn.] : tinjauan terhadap sorbitol, gliserol, dan propilenglikol - USD Repository
OPTIMASI FORMULA SEDIAAN GEL UV PROTECTION FILTRAT PERASAN UMBI WORTEL (Daucus carota, Linn.) : TINJAUAN TERHADAP SORBITOL , GLISEROL, DAN PROPILENGLIKOL SKRIPSI
Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Farmasi (S. Farm.)
Program Studi Ilmu Farmasi Oleh :
Andryan Susanto NIM : 048114140
FAKULTAS FARMASI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2008
OPTIMASI FORMULA SEDIAAN GEL UV PROTECTION FILTRAT PERASAN UMBI WORTEL (Daucus carota, Linn.) : TINJAUAN TERHADAP SORBITOL , GLISEROL, DAN PROPILENGLIKOL SKRIPSI
Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Farmasi (S. Farm.)
Program Studi Ilmu Farmasi Oleh :
Andryan Susanto NIM : 048114140
FAKULTAS FARMASI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2008
Skripsi
OPTIMASI FORMULA SEDIAAN GEL UV PROTECTION
FILTRAT PERASAN UMBI WORTEL (Daucus carota, Linn.) :
TINJAUAN TERHADAP SORBITOL , GLISEROL DAN PROPILENGLIKOL
Yang diajukan oleh : Andryan Susanto
NIM : 048114140 telah disetujui oleh : Pembimbing Utama Sri Hartati Yuliani, M.Si., Apt.
Tanggal : 25 Juni 2008
HA LA M A N PERSEM BA HA N
Hati yang gembira adalah obat yang manjur tetapi semangat
yang patah mengeringkan tulang (Amsal 17:22)
Kupersembahkan dengan penuh CINTA untuk :
Tuhan Yesus, Papa, Mama, Ooh Agus, & VenieTerimakasih untuk segala dukungan & segala yang terbaik
untukku, with great love.
KATA PENGANTAR
Hanya oleh anugrahNya kalau skripsi ini bisa selesai dikerjakan. Dia yang berjanji, Dia yang memulai, Dia juga yang menyelesaikannya tepat pada waktunya.
Segala pujian dan syukur hanya bagi Dia. Skripsi ini disusun dan diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Strata 1 (S1) Program Studi Ilmu Farmasi (S.Farm).
Skripsi ini selesai dikerjakan karena begitu melimpahnya segala bentuk bantuan dan dukungan yang diberikan berbagai pihak selama penulis menyelesaikan skripsi ini. Tanpa segala bantuan dan dukungan yang diberikan, penulis menyadari bahwa skripsi ini tidak akan dapat terselesaikan dengan memuaskan. Oleh karena itu dengan segala kerendahan hati penulis ingin berterimakasih kepada berbagai pihak yang begitu banyak memberikan bantuan dan dukungan kepada penulis. Orang-orang yang terkasih itu antara lain :
1. Tuhan Yesus, untuk sgala anugrahNya dan kasih setiaNya yang tak pernah berkesudahan.
2. Rita Suhadi, M.Si, Apt selaku Dekan Fakultas Farmasi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
3. Christine Patramurti, M.Si, Apt selaku Kepala Program Studi Farmasi Universitas Sanata Dharma.
4. Sri Hartati Yuliani, M.Si, Apt selaku Dosen Pembimbing. Terimakasih Bu, untuk sgala kebaikan, bantuan dan bimbingannya. Tuhan memberkati.
5. C.M. Ratna Rini Nastiti, M.Pharm, Apt selaku Dosen Penguji yang telah menguji sekaligus memberi saran dan kritik yang membangun bagi penulis.
6. Agatha Budi Susiana Lestari, M.Si, Apt selaku Dosen Penguji yang telah menguji sekaligus memberi saran dan kritik yang membangun bagi penulis.
7. Papa dan Mama tersayang untuk sgala doa, nasehat, dan kebaikannya selama ini. Tuhan memberkati.
8. Ooh Agus untuk sgala doa dan dukungannya. Terimakasih Oh. Tuhan memberkati.
9. Venie tercinta. Thanks ya.. untuk sgala bentuk Cinta darimu untukku.. Thanks atas kesediaannya untuk menemaniku selama ini, dalam suka maupun duka.
Ayo kerjain skripsinya!!Semangat!!Tuhan memberkati.
10. Tim Project Wortel (Budiaji, Ella, Desi, Cipi, Ine, dan Finza) untuk smua yang terbaik selama ini.
11. Segenap Staf Laboratorium: Pak Yuwono, Pak Musrifin, Pak Sigit, Pak Wagiran, Pak Agung, Pak Iswandi, Pak Otok, Pak Heru, Pak Sarwanto, Pak Parlan, Pak Kunto dan Pak Andri atas sgala bantuannya.
12. Komsel Paingan : Ko Agung, Mas Dwi, Bang Alex Manalu, Budiaji, Andry Axel, Budiarto (selamat datang kami ucapkan!!), Ko Yudi (Ayo semangat Ko!!), Ko Yanuar (yang ada di Jakarta sana. GBU!!).
13. Teman-teman Paingan City: Robert, Icha, Erik, Riko, Bang Steven, Mas Dudy, Fredy, Bobby, Mas Adi, Ko Ady, dan masih banyak lagi yang lain.
GBU all!!
14. Teman-teman seperjuangan Angkatan 2004. Ayo semangat!!Pantang Mundur!!GBU all..
15. Semua Pihak yang penulis tidak dapat sebutkan namanya satu persatu.
Thanks for All!!Tuhan memberkati. Akhir kata kembali penulis mengucapkan banyak terimakasih untuk semua pihak atas segala dukungan dan bantuannya. Penulis juga mengharapkan saran dan kritik dari semua pihak. Mari maju terus dan tetap semangat!!Tuhan Memberkati.
Penulis
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi yang saya tulis ini tidak memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.
Yogyakarta, Juli 2008 Penulis Andryan Susanto
INTISARI
Penelitian ini tentang optimasi formula sediaan gel UV protection filtrat perasan wortel (Daucus carota, Linn.) dengan menggunakan sorbitol, gliserol dan propilenglikol sebagai humektan. Tujuan penelitian adalah mendapatkan area optimum dari gel UV Protection filtrat perasan wortel (Daucus carota, Linn.) dengan komposisi humektan yang sesuai untuk menghasilkan sifat fisik dan stabilitas sediaan gel yang baik.
Penelitian ini termasuk rancangan eksperimental menggunakan metode
simplex lattice design 3 komponen dan bersifat eksploratif, yaitu mencari formula gel
UV protection filtrat perasan wortel yang dapat diterima masyarakat (acceptable).
Tiap formula diuji untuk mengetahui respon daya sebar, viskositas dan pergeseran viskositas. Uji validitas persamaan yang diperoleh menggunakan analisis uji F dengan taraf kepercayaan 95%. Dibuat contour plot untuk masing-masing uji fisis, kemudian digabungkan semua contour plot untuk menghasilkan satu superimposed
contour plot yang menunjukkan komposisi optimum humektan sorbitol, gliserol dan
propilenglikol.Daya sebar optimal berkisar pada diameter penyebaran sebesar 4-5 cm. Viskositas optimal ditentukan antara 275 d.Pa.S-325 d.Pa.S. Stabilitas gel ditunjukkan dengan pergeseran viskositas kurang dari 5%. Dari penelitian diperoleh komposisi optimum superimposed contour plot.
Kata kunci : filtrat perasan wortel, UV protection, sorbitol, gliserol, propilenglikol,
simplex lattice design
ABSTRACT
This research was about formula optimization of carrot filtrate as UV protection gel dosage form using sorbitol, glycerol and propilenglycole as humectants. The research aimed to obtain the optimum composition of the humectants which obtained good physical properties and good stability of gels.
The design of the research was experimental design and using 3 component’s simplex lattice design method, which has got UV protection gel which is acceptable. Each formula was tested in terms of spreadability, viscosity, and viscosity shift. The equation of its formula was analysed statistically using F test with 95 % confidence level. Contour plot for each physical properties test was made and all were combined to yield superimposed contour plot, which showed optimum area of sorbitol, glycerol, and propilenglycole composition.
Optimum diameter of spreadability was determined around 4-5 cm and optimum viscosity was determined around 275 d.Pa.S-325 d.Pa.S, while gel stability was determined with the viscosity shift less than 5%. From the results the optimum superimposed contour plot was obtained.
Keywords : carrot filtrate, UV protection, sorbitol, glycerol, propilenglycole, simplex lattice design.
DAFTAR ISI
HALAMAN SAMPUL ................................................................................... i HALAMAN JUDUL........................................................................................ ii HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING.... .......................................... iii HALAMAN PENGESAHAN.......................................................................... iv HALAMAN PERSEMBAHAN ................................................................... v PRAKATA....................................................................................................... vi PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ..... .................................................... ix
INTISARI ....................................................................................................... x
ABSTRACT .................................................................................................... xi
DAFTAR ISI .................................................................................................. xii DAFTAR TABEL ......................................................................................... xvi DAFTAR GAMBAR .................................................................................... xvii DAFTAR LAMPIRAN.................................................................................... xviii
BAB I. PENDAHULUAN ............................................................................. 1 A. Latar Belakang ............................................................................ 1 B. Perumusan Masalah .................................................................... 4 C. Keaslian Penelitian ..................................................................... 5 D. Manfaat Penelitian ...................................................................... 5 E. Tujuan Penelitian ........................................................................ 5
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA.................................................................... 6 A. Wortel.......................................................................................... 6
1. Morfologi tanaman................................................................ 6
2. Kandungan kimia dan kegunaan ........................................... 6
B. Beta Karoten ............................................................................... 7
C. Gel ............................................................................................... 9
D. Carbomer..................................................................................... 10
E. Humektan .................................................................................... 12
F. Sinar UV, UV Protection dan SPF.............................................. 15
G. Radikal bebas dan Antioksidan karotenoid................................. 17 H Spektrofotometri UV dan Visibel ................................................ 19
I. Simplex Lattice Design ................................................................ 20 J. Uji Daya Sebar ............................................................................ 23 K. Viskositas..................................................................................... 24 L. Keterangan Empiris...................................................................... 24
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN .................................................... 26 A. Jenis Rancangan Penelitian ........................................................ 26 B. Variabel Penelitian ..................................................................... 26 C. Definisi Operasional .................................................................. 27 D. Bahan dan Alat............................................................................ 28
E. Tata Cara Penelitian ................................................................... 28
1. Penetapan kadar beta karoten dalam filtrat perasan wortel (Daucus carota, Linn.)......................................................... 28
2. Memprediksi nilai SPF filtrat perasan wortel ...................... 30
3. Optimasi pembuatan gel UV Protection .............................. 31
4. Uji sifat fisis formula ........................................................... 32
F. Analisis Data ............................................................................ 33
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ..................................................... 34 A. Pembuatan Filtrat Wortel ....................................................... 34 B. Penetapan Kadar Beta Karoten dalam Filtrat Perasan Wortel....................................................................................... 36
1. Penetapan kadar beta karoten dan nilai SPF dalam filtrat perasan wortel sebelum membuat gel .................................. 38
2. Penetapan kadar beta karoten dan nilai SPF dalam gel........ 45
C. Pembuatan Sediaan Gel ........................................................... 48
D. Sifat Fisis dan Stabilitas Sediaan Gel ...................................... 50
1. Uji Daya Sebar ..................................................................... 51
2. Uji Viskositas ....................................................................... 53
3. Uji Stabilitas......................................................................... 56
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN …..................................................... 60 A. Kesimpulan .............................................................................. 60 B. Saran......................................................................................... 60
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 61 LAMPIRAN .................................................................................................... 67 BIOGRAFI PENULIS .....................................................................................
DAFTAR TABEL
Tabel I. Higroskopisitas dan kemampuan humektan mengikat air ..............14 Tabel II. Desain eksperimen simplex lattice 3 komponen ...........................23 Tabel III. Clear Aqueous Gel dengan Dimeticone ........................................31 Tabel IV. Komposisi Formula baru setelah dilakukan modifikasi untuk sediaan (100 gram)..............................................................31 Tabel V. Formula Simplex Lattice Design ....................................................32 Tabel VI. Kurva baku beta karoten dengan Spectrophotometer Genesis.......40 Tabel VII. Jumlah beta karoten dalam 1 gram filtrat perasan wortel dengan
Spectrophotometer Genesis 10 .......................................................41
Tabel VIII. Hasil pengukuran SPF....................................................................44 Tabel IX. Hasil pengukuran SPF filtrat wortel ..............................................44 Tabel X. Kurva baku beta karoten dengan Perkin-Elmer Spectrophotometer UV-Vis
Lambda 20 ......................................................................................46
Tabel XI. Jumlah beta karoten dalam 1 gram filtrat perasan wortel karoten dengan
Perkin-Elmer Spectrophotometer UV-Vis Lambda 20...................47
Tabel XII. Hasil pengukuran SPF dalam 200 gram gel ..................................47 Tabel XIII. Sifat fisis formula gel filtrat perasan wortel..................................51 Tabel XIV. Persamaan simplex lattice design respon sediaan gel filtrat perasan wortel..............................................................................................51 Tabel XV. Hasil uji validitas persamaan simplex lattice design respon daya sebar gel filtrat perasan wortel
53
Tabel XVI. Hasil uji validitas persamaan simplex lattice design respon viskositas gel filtrat perasan wortel ....................................................................55 Tabel XVII. Hasil uji validitas persamaan simplex lattice design respon pergeseran viskositas gel filtrat perasan wortel................................................57 Tabel XVIII. Hasil pengukuran uji pH gel UV Protection ...............................59
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Struktur molekul beta karoten.........................................................8 Gambar 2. Spektra UV-Vis Beta Karoten.........................................................8 Gambar 3. Rumus molekul carbopol ..............................................................11 Gambar 4. Struktur molekul gliserol ..............................................................12 Gambar 5. Struktur molekul sorbitol ............................................................. 13 Gambar 6. Struktur molekul propilenglikol................................................... 14 Gambar 7. Simplex lattice design model special cubic.................................. 21 Gambar 8. Hasil scanning beta karoten dengan pelarut kloroform
TM
Spectrophotometer UV Genesis 10 ..........................................43
Gambar 9. Hasil scanning filtrat perasan wortel dengan pelarut kloroform
TM Spectrophotometer UV Genesis 10 .........................................43
Gambar 10. Hasil scanning panjang gelombang serapan maksimum larutan beta karoten 452,2 nm.....................................................45 Gambar 11. Contour plot daya sebar gel filtrat perasan wortel....................... 52 Gambar 12. Contour plot viskositas sediaan gel filtrat perasan wortel.......... 54 Gambar 13. Contour plot pergeseran viskositas gel filtrat perasan wortel...... 56 Gambar 14. Superimposed contour plot gel filtrat perasan wortel................. 58
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Perhitungan Kadar Filtrat Perasan Wortel....................................67 Lampiran 2. Data Sifat Fisis, Persamaan Simplex Lattice Design, Uji F..........73 Lampiran 3. Dokumentasi.................................................................................99
BAB I PENGANTAR A. LATAR BELAKANG Spektrum radiasi UV yang sampai ke bumi hanya UV A dan sebagian
kecil UV B. UV C dan sebagian besar UV B tidak sampai ke permukaan bumi karena diblok oleh lapisan ozon di stratosfer. Namun penipisan lapisan ozon oleh reaksi fotokimia termasuk chlorofluorocarbons (CFC) menyebabkan lebih banyak UV B yang sampai ke bumi (Halliwell and Gutteridge, 1999).
Radiasi UV dibagi menjadi vacuum UV ( λ 40-190 nm), Far UV (λ 190- 220 nm), UV C (
λ 220-290 nm), UV B (λ 290-320 nm) dan UV A (λ 320-400 nm). Vacuum UV, Far UV, dan UV C hampir tidak ditemukan dalam alam karena secara total diserap oleh atmosfer. UV B adalah bentuk radiasi UV yang paling berbahaya karena memiliki energi yang cukup besar untuk menembus dan merusak DNA seluler. Individu yang dalam aktivitas kesehariannya banyak di tempat terbuka dan terpapar sinar matahari secara langsung memiliki resiko besar terpapar oleh efek UV B (Zeman, 2007).
Radiasi UV tidak selalu berbahaya, sejumlah kecil radiasi UV memberikan keuntungan untuk kesehatan dan berperan penting dalam produksi vitamin D (Anonim, 2006). Selain itu radiasi UV juga bermanfaat untuk meningkatkan aliran darah di kulit. Radiasi UV menghasilkan proses fotooksidasi yang bertanggung jawab dalam berbagai macam kerusakan jaringan kulit (Sies
and Stahl, 2004). Akan tetapi, paparan sinar UV yang berlebihan dapat
mengakibatkan sunburn yang menyebabkan eritema, hiperpigmentasi, penuaan dini (skin aging), edema, hiperplasia dan kanker kulit (Badmaev, 2005; Jellinek, 1970; Ley and Reeve, 1997). Sinar UV yang secara biologis paling berpotensi menyebabkan eritema dan hiperpigmentasi adalah sinar UV dengan panjang gelombang 280-320 nm (UV B) (Jellinek, 1970). Kulit yang terpapar sinar matahari secara terus-menerus akan menjadi kulit yang kering. UV A adalah sinar UV yang bertanggungjawab dalam penebalan stratum corneum. Dibandingkan UV B, sinar UV A lebih efektif menyebabkan penebalan stratum corneum (Ley and Reeve, 1997).
Sunscreen adalah senyawa kimia yang mampu mengabsorpsi dan atau
memantulkan sinar UV sebelum mencapai kulit (Stanfield, 2003). Sunscreen dapat digunakan untuk mengurangi efek merusak radiasi UV, tetapi sekarang ini
sunscreen berbahan aktif sintetik di pasaran dilaporkan terbukti memiliki resiko
kurang aman ketika digunakan. Bahan aktif sintetik berkuran sangat kecil mampu untuk terabsorpsi ke dalam kulit dan dapat tereksitasi menjadi radikal bebas menyerang sel DNA. Penyerangan sel DNA ini dapat menyebabkan efek yang lebih buruk daripada terpapar oleh UV secara langsung (Hanson, Gratton, Bardeen, 2006).
Beberapa senyawa sintetik seperti benzophenone, octocrylenen, dan
octylmethoxycinnamate dilaporkan dapat menginduksi pembentukan radikal bebas
seperti reactive oxygen species (ROS) dengan adanya induksi sinar UV (Hanson
et al., 2006). Oleh karena itu dalam penelitian ini digunakan zat aktif dari bahan alam yang lebih aman dalam penggunaannya, yaitu diperoleh dari filtrat perasan wortel (Daucus carota, Linn.) yang mengandung beta karoten. Peran penting beta karoten di dalam tubuh yaitu sebagai prekursor vitamin A dan sebagai antioksidan. Beta karoten sebagai antioksidan banyak digunakan untuk pencegahan dan pengobatan penyakit yang berhubungan dengan stress oksidatif. Oleh sebab itu, filtrat perasan wortel yang mengandung beta karoten dapat digunakan sebagai alternatif dalam pembuatan sunscreen karena bersifat antioksidan sehingga dapat mengurangi kerusakan oksidatif akibat ROS.
Umumnya bentuk sediaan sunscreen yang dijual di pasaran, berbentuk
lotion dan cream. Dalam penelitian ini sediaan dibuat dengan variasi bentuk
sediaan yang lain yaitu bentuk gel. Dipilih bentuk gel karena memiliki beberapa keuntungan dibandingkan dengan bentuk sediaan yang lain. Gel relatif lebih nyaman untuk digunakan karena dapat memberikan sensasi dingin pada kulit, selain itu tidak mengandung minyak sehingga mudah dicuci dengan air. Gel juga memiliki tampilan yang lebih menarik jika dibandingkan dengan bentuk sediaan yang lain sehingga dapat meningkatkan penerimaan masyarakat.
Gel merupakan bentuk sediaan semisolid yang mengandung larutan bahan aktif tunggal maupun campuran dengan pembawa senyawa hidrofilik atau hidrofobik atau dapat juga gel didefinisikan sebagai sistem dua komponen dari sediaan semipadat yang kaya akan cairan (Barry, 1983). Disebut sebagai hydrogel apabila pembawanya adalah air. Sediaan hydrogel memiliki beberapa kelebihan dalam hal acceptability, seperti misalnya memiliki viskositas dan daya sebar yang cukup, tidak berminyak dan mudah untuk dibersihkan. Karena dasar pertimbangan inilah maka bentuk sediaan yang diformulasi dalam penelitian ini adalah dalam bentuk hydrogel.
Dalam penelitian ini digunakan agen pengental gel carbopol dan 3 humektan yaitu sorbitol, gliserol dan propilenglikol. Ketiganya dapat digunakan untuk memberikan proteksi terhadap kehilangan air pada gel karena evaporasi air yang cepat dapat mempengaruhi daya sebar sediaan. Penggunaan secara bersamaan sorbitol, gliserol dan propilenglikol sebagai humektan didasarkan pada kenyataan bahwa masing-masing senyawa mempunyai keuntungan dan kerugian.
Sorbitol memiliki sifat sangat higroskopis sehingga dapat menjaga konsistensi sediaan, selain itu sorbitol memiliki viskositas yang tinggi, jika dibandingkan dengan sorbitol maka gliserol mempunyai viskositas yang lebih rendah namun nyaman digunakan sedangkan propilenglikol memiliki viskositas yang lebih tinggi dibandingkan sorbitol namun kurang nyaman dalam aplikasinya karena adanya pengaruh rasa lengket saat digunakan.
Penelitian yang dilakukan bertujuan untuk melakukan optimasi formula gel terhadap humektan yang digunakan. Pendekatan yang digunakan pada optimasi formula gel UV protection dengan metode optimasi simplex lattice design 3 komponen.
B. Perumusan Masalah
1. Apakah ada range area optimum gel UV Protection filtrat perasan wortel (Daucus carota, Linn.) bila dilihat dari sifat fisis dan stabilitas gel menggunakan metode simplex lattice design?
C. Keaslian Penelitian
Sejauh penelusuran pustaka yang dilakukan penulis, penelitian tentang optimasi formula gel UV Protection filtrat perasan umbi wortel (Daucus carota, Linn.) tinjauan terhadap sorbitol, gliserol dan propilenglikol dengan metode simplex lattice design belum pernah dilakukan.
D. Manfaat Penelitian
1. Manfaat Teoritis Memberikan sumbangan informasi bagi tumbuh-kembang ilmu kefarmasian mengenai penggunaan bahan alam dalam sediaan UV Protection.
2. Manfaat Praktis Mengetahui range komposisi optimum dari sifat fisis gel UV Protection filtrat perasan wortel (Daucus carota, Linn.) dengan humektan sorbitol, gliserol dan propilenglikol.
E.
Tujuan Penelitian
1. Mengetahui apakah ada range area optimum bila dilihat dari sifat fisis dan stabilitas gel UV Protection filtrat perasan wortel (Daucus carota, Linn.) pada variasi komposisi humektan sorbitol, gliserol dan propilenglikol.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA A. Wortel
1. Morfologi tanaman
Wortel (Daucus carota, Linn.) termasuk anggota familia Apiaceae yang berasal dari Afrika utara. Merupakan terna musiman, tinggi 1-1,5 m, tumbuh di daerah sejuk bertemperatur 20
C, terutama di daerah pegunungan yang memiliki suhu udara dingin dan lembab (Thomas, 1992). Jenis wortel cukup banyak, tumbuh baik pada ketinggian 500-1000 m atau 1000-2000 m dpl (di atas permukaan laut). Untuk tumbuhnya, wortel memerlukan tanah geluh berpasir yang kaya bahan organik dan sinar matahari yang cukup.
Wortel berbatang pendek, basah, merupakan sekumpulan tangkai daun yang keluar dari ujung umbi bagian atas. Daun majemuk berganda, pangkal tangkai melebar menjadi upih, lonjong, tepi bertoreh, ujung runcing, pangkal berlekuk, panjang 15-20 cm, lebar 10-13 cm, pertulangan menyirip, berwarna hijau. Bunga berkumpul dalam payung majemuk, mahkota berbentuk bintang, halus, berwarna putih.
2. Kandungan kimia dan kegunaan
Wortel segar mengandung air, protein, karbohidrat, lemak, serat, abu, nutrisi anti kanker, gula alamiah (fruktosa, sukrosa, dektrosa, laktosa, dan maltosa), pektin, glutanion, mineral (kalsium, fosfor, besi, kalium, natrium, magnesium, kromium), vitamin (beta karoten, B , dan C) serta asparagine.
(Dalimartha, 2001). Secara umum dalam 122 gram wortel, terdapat beta karoten 10,108 mg, vitamin B 1 0,081 mg, dan vitamin C 7,2 mg (Anonim, 2007a).
Wortel berwarna orange oleh karena kandungan beta karoten, yang mana dalam tubuh manusia untuk diubah menjadi vitamin A. Wortel juga kaya akan serat, mineral dan dikenal sebagai antioksidan. Wortel mengandung porfirin. Zat yang dapat merangsang kelenjar pituitary dan meningkatkan hormon seks. Buah mengandung bisabolene, tiglic acid dan geraniol. Biji wortel liar mengandung flavonoid, minyak menguap termasuk asarone, carotol, pinene dan
limonene . Sebuah wortel ukuran sedang mengandung sekitar 15.000 IU beta
karoten (Dalimartha, 2001). Kadar beta karoten yang terkandung dalam wortel (740
μg) hampir dua kali lipat lebih banyak dari kandungan beta karoten dalam kangkung (380 μg) dan tiga kali lebih banyak kandungan beta karoten daun caisin
(286 μg). Makin jingga warna wortel, makin tinggi kadar beta karotennya (Afriansyah, 2002).
B. Beta Karoten
Karotenoid adalah pigmen warna yang memberikan warna merah, orange, kuning dan hijau pada sayuran dan buah. Karotenoid adalah senyawa poliisoprenoid yang memiliki 40 atom karbon dan ikatan rangkap terkonjugasi yang kompleks. Beta karoten merupakan golongan karotenoid. Beta karoten digunakan oleh tubuh untuk membuat retinol, yang dibutuhkan untuk kesehatan penglihatan. Konsumsi vitamin A berlebih adalah berbahaya karena konsumsi lebih dari 300.000 IU dosis tunggal dapat menyebabkan hiperavitaminosis dengan gejala: mual, sakit kepala dan anoreksia (Anonim, 2008b), tetapi beta karoten adalah supplemen yang aman karena tubuh akan mengubah beta karoten menjadi vitamin A sesuai dengan kebutuhan. Oleh karena itu tidak meracuni tubuh.
Beta karoten adalah antioksidan dan melindungi tubuh dengan menangkap radikal bebas mencegah oksidasi (Anonim, 2007b). Karotenoid diketahui mampu menginhibisi radikal bebas menginduksi lipid peroksidase. Beta
1
karoten mempunyai kemampuan mengikat singlet oksigen ( O
2 ) yang baik, mengikat radikal peroksil dan menginhibisi lipid peroksidase.
Rantai terkonjugasi dalam golongan karotenoid menunjukkan bahwa mereka menyerap dalam area visible dan memberikan warna. Spektrum pada gambar 2 menunjukkan beta karoten menyerap kuat antara 400-500 nm, beta karoten tampak orange karena merefleksikan warna merah atau kuning (Anonim, 2007c) .
Ga m ba r 1 . St r u k t u r m ole k u l be t a k a r ot e n ( An onim , 2 0 0 7 b)
C. Gel
Gel didefinisikan sebagai suatu sistem setengah padat yang terdiri dari suatu dispersi yang tersusun baik dari partikel anorganik yang kecil atau molekul organik yang besar dan saling diresapi cairan (Ansel, 1989). Gel merupakan sistem semi rigid yang pergerakan medium pendispersinya dibatasi oleh jaringan tiga dimensi dari partikel atau makromolekul yang terdispersi. Beberapa sistem gel merupakan sistem yang jernih transparan seperti air; tetapi ada yang memiliki tampilan keruh buram karena bahan-bahan penyusun tidak terdispersi secara keseluruhan atau gel tersebut membentuk aggregat.
Konsentrasi dari gelling agent kurang dari 10%, biasanya dalam rentang 0.5 % sampai 2 %. Gel dapat digunakan secara oral, topikal, intranasal, vaginal, dan rektal (Allen and Loyd, 2002). Gel merupakan sistem penghantaran obat yang sempurna untuk cara pemberian yang beragam dan kompatibel dengan banyak bahan obat yang berbeda (Allen and Loyd, 2002). Gel merupakan bentuk sediaan semisolid yang mengandung larutan bahan aktif tunggal maupun campuran dengan pembawa senyawa hidrofilik atau hidrofobik atau dapat pula didefinisikan sebagai sistem dua komponen dari sediaan semipadat yang kaya akan cairan (Barry, 1983). Disebut sebagai hydrogel apabila pembawanya adalah air (Peppas et al. , 2000). adalah sediaan semisolid yang mengandung material polimer
Hydrogel
yang mempunyai kemampuan untuk mengembang dalam air tanpa larut dan bisa menyimpan air dalam strukturnya. Salah satu alasan disukainya hydrogel sebagai komponen dari sistem penghantaran dan pelepasan obat adalah kompatibilitasnya yang relatif baik dengan jaringan biologis. Polimer yang digunakan dalam
hydrogel terhidrolisis lambat dan secara bertahap melepaskan obat bebas. Banyak
polimer untuk tujuan ini telah disintesis (Zatz and Kushla, 1996). Hydrogel mengandung bahan-bahan yang terdispersi sebagai koloid atau larut dalam air (Allen and Loyd, 2002). Setelah kering, hydrogel akan meninggalkan suatu lapisan tipis transparan elastis dengan daya lekat tinggi, tidak menyumbat pori kulit, tidak mempengaruhi respirasi kulit, dan dapat mudah dicuci dengan air (Voigt, 1994).
Beberapa mekanisme mungkin bertanggungjawab pada pembentukan gel dan sepertinya kombinasi dari beberapa proses terjadi. Pada kondisi asam, sebagian gugus karboksil pada rantai polimer akan terputus untuk membentuk gulungan yang lentur. Penambahan basa memutuskan lebih banyak gugus dan gaya tolak-menolak elektrostatis antara tempat-tempat yang diserang memperbesar molekul, membuatnya menjadi gel yang rigid dan mengembang.
Akan tetapi penambahan basa yang berlebihan membuat gel menjadi cair karena kation-kation melindungi gugus-gugus karboksil dan juga mengurangi gaya tolak- menolak elektrostatis (Barry, 1983).
D. Carbomer
Carbomer (Carbopol) pertama kali dideskripsikan dalam literatur professional pada tahun 1955 dan sampai sekarang digunakan dalam berbagai sediaan farmasetika, misalnya dalam tablet lepas terkontrol, suspensi, dan gel topikal. USP 25 menetapkan nama umum untuk carbopol adalah carbomer (Allen
and Loyd, 2002). Carbopol membentuk gel pada konsentrasi 0,5%. Carbopol
merupakan material koloid hidrofilik yang mengental lebih baik daripada natural
gum . Carbopol didispersikan ke dalam air membentuk larutan asam yang keruh
yang kemudian dinetralkan dengan basa kuat seperti sodium hidroksida, trietanolamin, atau dengan basa inorganik lemah seperti amonium hidroksida, sehingga akan meningkatkan konsistensi dan mengurangi kekeruhan (Barry,1983). Ketika ditambahkan air, maka memungkinkan tumbuhnya jamur dan mikroorganime yang lainnya. Ketika diformulasikan dengan sistem berair, 0,1% metilparaben atau propilparaben dapat ditambahkan sebagai agen pengawet dan tidak mempengaruhi efisiensi dari resin carbomer (Allen and Loyd, 2002).
Carbomer yang digunakan dalam penelitian ini adalah carbomer 940 NF, memiliki kekentalan 40.000-60.000 cP, memiliki efisiensi membentuk gel dengan viskositas tinggi dan memiliki kejernihan sangat baik (Allen and Loyd, 2002). Dalam bentuk netral, carbopol larut dalam air, alkohol, dan gliserin serta akan membentuk gel yang jernih dan stabil. Pada larutan asam (pH 3,5-4,0) dispersi carbopol menujukkan viskositas yang rendah hingga sedang dan pada pH 5-10 akan menunjukkan viskositas yang optimal. Pada pH di atas 10, struktur gel rusak dan viskositas menurun (Anonim, 2001).
H
2 H C C COOH n
Ga m ba r 3 . Rum u s m ole k u l ca r bopol ( Anon im , 2 0 0 1 )
E. Humektan
Humektan adalah bahan dalam produk kosmetik yang dimaksudkan untuk mencegah hilangnya lembab dari produk dan meningkatkan jumlah air (kelembaban) pada lapisan kulit terluar saat produk digunakan (Loden, 2001). Humektan dalam formula dimaksudkan meningkatkan kenyamanan penggunaan produk pada kulit dan melembutkan kulit (Nairn, 1997).
Humektan merupakan senyawa higroskopis yang umumnya larut dalam air. Humektan tidak menutup kulit dan mudah hilang jika tercuci. Gliserol, propilenglikol, dan sorbitol biasa digunakan sebagai humektan dalam sediaan untuk mencegah penguapan dan pembentukan lapisan kering pada permukaan produk. Humektan membantu menjaga kelembaban kulit dengan cara menjaga kandungan air pada lapisan stratum corneum serta mengikat air dari lingkungan ke kulit (Rawlings, Harding, Watkinson, Chandar, and Scott, 2002).
Gliserin atau gliserol digunakan sebagai emollient dan humektan dalam daftar FDA-81 produk topikal farmasetis dan digunakan dalam konsentrasi 0,2- 65,7% (Smolinske, 1992). Gliserol dapat campur dengan air dan alkohol 96%, tidak larut dalam pelarut eter, kloroform dan miyak (Anonim, 1973). HO OH
OH Ga m ba r 4 . St r u k t u r m ole k u l glise r ol Sorbitol merupakan serbuk, granul, atau serpihan berwarna putih, bersifat higroskopik, berasa manis, biasanya meleleh pada suhu sekitar 96ºC. Satu gram sorbitol larut dalam 0,45 ml air, sedikit larut dalam alkohol, metanol, atau asam asetat (Anonim, 2000). Sorbitol sangat tidak larut dalam pelarut organik. Sorbitol bersifat inert dan dapat bercampur dengan bahan tambahan lainnya (Loden, 2001). Larutan sorbitol berupa cairan seperti sirup yang tidak berwarna, jernih, berasa manis, tidak memiliki bau yang khas, dan bersifat netral. Larutan sorbitol tidak untuk diinjeksikan (Anonim, 2000).
Ga m ba r 5 . St r u k t u r sor bit ol ( Anon im , 1 9 7 9 )
Sorbitol sifatnya tidak iritatif pada kulit, dan tidak toksik jika digunakan peroral sampai dosis 9 gram/hari. Pada umumnya sorbitol digunakan sebagai pemanis (Loden, 2001). Saat ini sorbitol sering digunakan dalam kosmetik
modern sebagai humektan dan bahan pembengkak (thickener) karena sifatnya
yang higroskopis (Anonim, 2005). Sorbitol, di bawah kondisi 25ºC dengan kelembaban relatif 50%, memiliki higroskopisitas sebesar 1 mg H
2 O / 100 mg dan
kapasitas menahan air sebesar 21 mg H 2 O / 100 mg (Rawlings et al., 2002). Sorbitol merupakan bahan yang sangat efektif digunakan sebagai humektan pada konsentrasi 5% atau kurang (Jellinek, 1970).
Ta be l I . H igr osk opisit a s da n k e m a m pu a n h u m e k t a n m e ngik a t a ir ( 2 5
C, 5 0 % RH )
Humektan Higroskopisitas Kapasitas Ikat Air Total (H
2 0 mg/100mg) (H
2 0 mg/100mg)DPG 12
8 Sorbitol 1
21 PEG 200
20
22 Glyserin 25
40 Na-PCA 44
60 Na-laktat 56
84 (Rawlings et al., 2002).
OH H C C C OH
3 H H
2 Ga m ba r 6 . St r u k t u r Pr opile n glik ol ( Anon im , 1 9 9 5 )
Propilenglikol merupakan bahan yang berfungsi sebagai humektan, pelarut, plasticizer. Fungsi lain propilenglikol adalah sebagai pengawet pada konsentrasi 15-30%, hygroscopic agent, desinfectan, stabilizer vitamin dan pelarut pengganti yang dapat campur dengan air (Anonim, 1983). Propilenglikol digunakan sebagai gelling agent pada konsentrasi 1-5 %, stabil pada pH 3-6 dan harus mengandung pengawet (Allen and Loyd, 2002). Propilenglikol merupakan bahan yang tidak berbahaya dan aman digunakan pada produk kosmetik dengan konsentrasi lebih dari 50% (Loden, 2001). Propilenglikol tidak menyebabkan iritasi lokal bila diaplikasikan pada membran mukosa, subkutan atau injeksi intramuskular, dan telah dilaporkan tidak terjadi reaksi hipersensitivitas pada 38% pemakai propilenglikol secara topikal (Anonim, 1983).
F. Sinar UV, UV protection dan SPF
Sinar matahari terdiri dari tiga kategori yang dikelompokkan berdasarkan panjang gelombangnya, yaitu UV, sinar tampak, dan infra merah. UV dibedakan menjadi tiga bagian, yaitu UV A (320-400 nm), UV B (290-320 nm), dan UV C (200-290 nm). Sinar UV C umumnya tidak mencapai permukaan bumi karena memiliki panjang gelombang yang paling pendek sehingga terserap seluruhnya di lapisan ozon. Sinar UV B memiliki panjang gelombang yang lebih panjang daripada UV C sehingga masih dapat melewati lapisan ozon sekitar 10%. Apabila lapisan ozon menipis, sinar UV B yang dapat melewati lapisan ozon akan semakin banyak sehingga UV B yang mencapai permukaan bumi akan meningkat jumlahnya. Sinar UV A memiliki panjang gelombang yang paling panjang diantara sinar UV dekat lainnya sehingga sinar ini hampir seluruhnya dapat melewati lapisan ozon. Dengan demikian sinar UV yang paling banyak mencapai permukaan bumi adalah sinar UV A.
Sinar UV B dapat memberikan efek positif dengan menginduksi produksi vitamin D di kulit. Sepuluh dari seribu kematian di US setiap tahunnya disebabkan oleh kanker akibat kekurangan UV B (kekurangan vitamin D). Kekurangan vitamin D juga dapat menyebabkan osteomalasia, yang dapat mengakibatkan sakit pada tulang, sulit menahan berat badan karena rapuhnya massa tulang, dan terkadang patah tulang (Anonim, 2007a).
UV B merupakan sinar UV yang paling bertanggung jawab mengakibatkan sunburn di kulit. Sinar ini hanya mampu menembus kulit sampai pada lapisan epidermis, dimana pada lapisan ini terdapat keratinosit (sel kulit), sel basal, dan sel melanosit. Sel melanosit mensintesis enzim tirosinase dan pigmen melanin yang kemudian dipindahkan ke keratinosit dan menimbulkan warna di kulit. UV B akan merangsang sel melanosit untuk membentuk melanin lebih banyak, akibatnya kulit akan menjadi lebih gelap yang sering disebut terbakar, atau jika ukurannya sangat kecil biasa disebut titik atau flek hitam (Anonim, 2005).
UV B akan menginduksi pembentukan radikal bebas, dimana jika tubuh sudah tidak mampu menahan radikal bebas yang jumlahnya sangat berlebih maka radikal bebas tersebut akan bereaksi dengan molekul yang ada di dekatnya sehingga akan merusak molekul dan struktur sel. Perusakan ini akan mendorong timbulnya kanker kulit seperti melanoma (Anonim, 2005).
Sinar UV yang memiliki panjang gelombang paling tinggi adalah UV A. Sinar ini dapat menembus kulit sampai ke lapisan dermis, dimana pada lapisan ini terdapat kolagen, elastin, pembuluh darah, dan ujung saraf. Lapisan ini memberikan perlindungan bagi kulit. Paparan UV A dalam jangka panjang dapat merusak dan menyusutkan kolagen dan elastin, dengan demikian lapisan terluar (epidermis) akan mengkerut atau tidak terikat lagi dengan jaringan tubuh (Anonim, 2005).
Minimal erythema dose (MED) adalah karakteristik untuk mengetahui
sensitivitas dari seseorang untuk mengalami resiko erythema akibat paparan sinar UV (Sies and Stahl, 2004). SPF merupakan perbandingan MED (Minimal
Erythema Dose ) pada kulit manusia yang terlindungi oleh agen UV protection dengan MED kulit manusia tanpa perlindungan agen UV protection (Walters et al. , 1997).
Meskipun pengukuran SPF dapat dilakukan secara alami, namun juga diketahui hubungan yang sederhana antara SPF dan absorbansi sebagai berikut :
I
⎡ ⎤ log
A = − 10 Io
⎢⎣ ⎥⎦
1 ⎡ ⎤
A = − log = log SPF
10 10 SPF⎢⎣ ⎥⎦ (Walters et al. , 1997).
I sebagai intensitas sinar dengan pemakaian sunscreen dan A merupakan absorbansi. Suatu produk dikatakan mempunyai harga SPF 2 apabila seseorang menggunakan sunscreen dan dia memperoleh perlindungan dari radiasi UV (tanpa mengalami burning) dua kali lebih lama dibandingkan jika dia tidak menggunakan sunscreen (Walters et al., 1997).
G. Radikal bebas dan Antioksidan karotenoid
Radikal bebas adalah molekul dengan satu atau lebih elektron tidak berpasangan di orbit terluarnya. Molekul tidak stabil ini berinteraksi dengan cepat dengan molekul yang ada didekatnya, memberikan, menarik, atau bahkan saling melengkapi elektron terluar mereka. Reaksi ini tidak hanya mengubah molekul yang berdekatan tetapi juga menghasilkan radikal bebas yang kedua atau ROS yang lain. Karena kereaktifan dari ROS maka terjadi reaksi yang berkesinambungan. Reaksi ini memiliki efek yang mengubah struktur dan fungsi dan ROS yang lain, jaringan yang dirusak oleh ROS dapat semakin parah berkembang menjadi sejumlah penyakit, salah satunya kanker kulit (Gregory, 2002).
Paparan UV pada kulit dapat dianggap sebagai stress yang dapat menimbulkan terbentuknya ROS (Reactive Oxygen Species). ROS adalah suatu bentuk radikal bebas yang dapat menyebabkan bahaya, salah satunya adalah terjadinya lipid peroksidasi. Lipid peroksidasi akan menyebabkan terjadinya disfungsi sel yang pada akhirnya akan menyebabkan kerusakan dan kematian sel. Lipid peroksidasi mengacu pada degradasi oksidatif dari lipid. Ini adalah proses dimana radikal-radikal bebas mencuri elektron-elektron dari lipid pada membran sel, menghasilkan kerusakan sel. Proses ini dihasilkan oleh mekanisme rantai reaksi radikal bebas. Proses ini lebih sering mempengaruhi polyunsaturated fatty
acid , karena mengandung kelipatan ikatan ganda diantara methylen -CH2- yang
memiliki hidrogen reaktif yang istimewa.Lipid peroksidasi yang dihasilkan oleh ROS akan menyebabkan terjadinya disfungsi sel yang pada akhirnya akan menyebabkan kerusakan dan kematian dari suatu sel hidup. Lipid peroksidasi juga menghasilkan gas-gas seperti ethane, pentane dan ethylen sebagai tanda terjadinya kerusakan sel atau bahkan kematian sel.
Antioksidan adalah bahan kimia yang dapat memberikan sebuah elektron yang diperlukan radikal bebas, tanpa menjadikan dirinya berbahaya. Antioksidan dibedakan menjadi antioksidan endogen dan exogen. Antioksidan endogen berupa enzim dalam tubuh, misalnya superoksida dismutase (SOD), glutathion, atau katalase. Sedangkan antioksidan exogen mencakup beta karoten, vitamin C, vitamin E, zinc (Zn), dan selenium (Se). Se, misalnya, terdapat pada udang, ikan tuna, lobster, telur, ayam, bawang putih, biji gandum, jagung, beras merah, nasi putih, dan sereal (Anonim, 2008a). Antioksidan exogen bekerja dengan tiga mekanisme yaitu 1) pemotongan rantai propagasi dan radikal bebas, 2) mekanisme khelasi, dan 3) memadamkan singlet oksigen (Atmosukartono dan Rahmawati, 2003).