BAB 1 PENDAHULUAN Optimasi Formula Gel Antibakteri Ekstrak Kulit Buah Manggis(Garcinia mangostana Linn.) Menggunakan HPMC Sebagai Gelling Agent dan Propilen Glikol Sebagai Humektan Dengan Metode Desain Faktorial.

BAB 1
PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah
Manggis (Garcinia mangostana Linn.) merupakan salah satu tanaman
buah asli Indonesia yang mempunyai berbagai manfaat diantaranya sebagai obat,
terutama bagian kulitnya (Permana, 2010). Kulit buah manggis mempunyai
kandungan kimia seperti xanthon, mangostin, garsinon, flavonoid, dan tanin
(Heyne, 1987). Xanthon merupakan senyawa golongan polifenol (Zhou et al.,
2011).
Bakteri Staphylococcus aureus merupakan salah satu penyebab infeksi
ataupun penyakit kulit yang lain seperti jerawat, infeksi folikel rambut, dermatitis,
kudis, dan lain-lain. Bakteri Staphylococcus aureus bertanggung jawab atas 80%
penyakit supuratif, dengan permukaan kulit sebagai habitat alaminya (Ginanjar et
al., 2010). Penelitian sebelumnya menyatakan bahwa ekstrak etanol kulit buah
manggis memiliki kadar hambat minimum terhadap Staphylococcus aureus
sebesar 1 mg/mL dan kadar bunuh minimum sebesar 2 mg/mL terhadap
Staphylococcus aureus (Geetha et al., 2011). Alfa mangostin merupakan senyawa
yang bertanggung jawab terhadap aktivitas antibakteri pada kulit buah manggis
(Priya, et al., 2010).
Di pasaran sediaan yang digunakan untuk mengobati penyakit kulit telah

banyak beredar dalam bentuk gel, krim dan losion. Gel merupakan sediaan yang
mudah diaplikasikan pada kulit serta memiliki penampilan fisik yang lebih
menarik dibanding sediaan topikal lainnya (Wyatt, et al., 2008). Penggunaan gel
lebih disukai karena gel memiliki kandungan air yang mendinginkan,
menyejukkan, melembabkan, mudah penggunaannya, mudah berpenetrasi pada
kulit, sehingga memberikan efek penyembuhan yang lebih cepat sesuai dengan
basis yang digunakan (Ansel, 2005). Formulasi pada sediaan gel akan
mempengaruhi jumlah dan kecepatan zat aktif yang dapat diabsorbsi. Zat aktif
dalam sediaan gel masuk ke dalam basis atau pembawa yang akan membawa obat
untuk kontak dengan permukaan kulit. Bahan pembawa yang digunakan untuk
1

2
 

sediaan topikal memiliki pengaruh yang besar terhadap absorbsi obat dan
memiliki efek yang menguntungkan jika dipilih secara tepat.
Ada berbagai macam bahan untuk membuat gel diantaranya Hidroxy
Propyl Methyl Cellulose (HPMC) sebagai

gelling agent dan propilen glikol

sebagai humektan. Sifat HPMC tahan terhadap fenol, stabil pada pH 3-11,
membentuk gel yang jernih dan memiliki viskositas yang stabil pada
penyimpanan jangka panjang (Rogers, 2009). Propilen glikol berfungsi sebagai
humektan yang akan mempertahankan kandungan air dalam sediaan sehingga
sifat fisik dan stabilitas sediaan selama penyimpanan dapat dipertahankan (Weller,
2009). Propilen glikol memiliki stabilitas yang baik pada pH 3-6 (Allen, 2002).
Optimasi formula dilakukan untuk mendapatkan formula yang optimum
dalam sifat fisik gel. Salah satu metode optimasi pada design expert adalah desain
faktorial (Bolton, 1997). Metode desain faktorial bertujuan untuk mendapatkan
formula yang optimum. Metode desain faktorial digunakan untuk menjelaskan
adanya efek, faktor, level, respon, dan interaksi dari kombinasi bahan pembuatan
gel antibakteri ekstrak kulit buah manggis, sehingga kombinasi HPMC dan
propilen glikol pada formula tertentu dapat menghasilkan efek dan respon
interaksi yang membentuk gel dengan sifat fisik yang optimum.
Berdasarkan uraian diatas, maka dilakukan optimasi formula gel
antibakteri ekstrak kulit buah manggis dengan metode desain faktorial untuk
mengetahui efek dan interaksi dari penggunaan HPMC sebagai gelling agent dan
propilen glikol sebagai humektan ditinjau dari sifat fisik gel, uji aktivitas

antibakteri terhadap Staphylococcus aureus dan stabilitas fisik gel selama 1 bulan.

B. Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah di atas, maka dapat dirumuskan suatu
permasalahan, sebagai berikut:
1. Berapa konsentrasi HPMC dan propilen glikol yang dapat menghasilkan gel
antibakteri ekstrak kulit buah manggis yang optimum?
2. Bagaimana pengaruh kombinasi HPMC dan propilen glikol dari gel optimum
terhadap sifat fisik gel ekstrak kulit buah manggis (organoleptis, homogenitas,

 
 

3
 

pH, viskositas, daya lekat, daya sebar), aktivitas antibakteri terhadap
Staphylococcus aureus dan stabilitas fisik gel yang disimpan selama 1 bulan?

C. Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah untuk:
1. Mengetahui konsentrasi HPMC dan propilen glikol yang dapat menghasilkan
gel antibakteri ekstrak kulit buah manggis yang optimum.
2. Mengetahui pengaruh kombinasi HPMC dan propilen glikol dari gel optimum
terhadap sifat fisik gel ekstrak kulit buah manggis (organoleptis, homogenitas,
pH, viskositas, daya lekat, daya sebar), aktivitas antibakteri terhadap
Staphylococcus aureus dan stabilitas fisik gel yang disimpan selama 1 bulan.

D. Tinjauan Pustaka
1. Tanaman Manggis (Garcinia mangostana L.)
Sistematika tanaman manggis adalah:
Kingdom

: Plantae

Divisi

: Spermatophyta

Sub-divisi : Angiospermae

Kelas

: Dicotyledoneae

Ordo

: Guttiferanales

Family

: Guttiferae

Genus

: Garcinia

Spesies

: Garcinia mangostana L.

(Rukmana, 1995)

Kulit buah manggis mempunyai kandungan kimia seperti xanthon,
mangostin, garsinon, flavonoid, dan tannin. Senyawa utama dari xanthon adalah
α-mangostin dan γ-mangostin (Jung et al., 2006). Kulit buah manggis mempunyai
aktivitas sebagai antibakteri, antioksidan dan antijerawat (Linuma et al., 1996).
2. Bakteri Staphylococcus aureus
Sistematika bakteri Staphylococcus aureus adalah:
Divisi

: Protophyta

Kelas

: Schizomycetes

 
 

4

 

Bangsa

: Eubacteriales

Suku

: Micrococcaceae

Marga

: Staphylococcus

Jenis

: Staphylococcus aureus

(Salle, 1961)

Staphylococcus aureus adalah bakteri Gram positif yang berbentuk bulat
seperti buah anggur yang berkelompok dan tidak teratur dengan diameter antara
0,8 - 1,0 µm, tidak bergerak, dan tidak berspora (Jawetz et al., 2001). Bakteri
Staphylococcus aureus merupakan bakteri patogen yang bersifat invasif,
menyebabkan hemolisis, dapat membentuk koagulase, mencairkan gelatin, serta
mampu membentuk pigmen kuning emas. Staphylococcus aureus dapat
memfermentasi manitol dan dapat menghemolisis sel darah merah (Warsa, 1994).
Bakteri ini juga dapat memfermentasikan beberapa karbohidrat dan dapat
menghasilkan pigmen yang berwarna, tidak dapat larut air, mampu menghasilkan
asam laktat dan tidak menimbulkan gas (Jawetz et al., 2001).
3. Antibakteri
Antibakteri adalah senyawa atau zat yang mampu membunuh atau
memperlambat pertumbuhan bakteri. Salah satu metode yang digunakan untuk
mengetahui adanya aktivitas antibakteri adalah metode difusi sumuran.
Pengamatan aktivitas antibakteri dilakukan dengan mengukur diameter zona
hambat dari pertumbuhan bakteri. Ada 2 jenis zona hambat bakteri yaitu zona
radikal dan irradikal. Zona radikal yaitu suatu daerah disekitar sumuran dimana
sama sekali tidak ditemukan adanya pertumbuhan bakteri. Zona irradikal adalah
suatu daerah disekitar sumuran dimana pertumbuhan bakteri yang dihambat tetapi
tidak dimatikan atau pertumbuhan bakteri jarang (Jawetz et al., 2001).

4. Gel
Gel merupakan sistem semipadat terdiri dari suspensi yang dibuat dari
partikel anorganik yang kecil atau molekul organik yang besar, terpenetrasi oleh
suatu cairan (DepKes RI, 1995). Komponen gel dibagi menjadi dua yaitu gelling
agents dan bahan tambahan.

 
 

5
 

a. Gelling agent
Salah satu jenis gelling agent adalah HPMC. Pemerian dari HPMC adalah
bentuknya serbuk putih tidak berbau dan tidak memiliki rasa, larut dalam air, larut
dalam air dingin, praktis tidak larut dalam kloroform, etanol, dan eter, tetapi tidak
larut dalam campuran etanol dan diklorometan, dalam campuran metanol dan
diklorometan, dan campuran air dan alkohol. Stabilitas HPMC stabil dan harus
disimpan dalam wadah tertutup baik ditempat sejuk dan kering (Rogers, 2009).
b. Bahan tambahan

1) Humektan
Salah satu jenis humektan adalah propilen glikol dengan konsentrasi ≈15%
(Weller, 2009). Propilen glikol berupa cairan kental, jernih, tidak bewarna, tidak
berbau, rasa agak manis, dan higroskopik. Propilen glikol dapat campur dengan
air, dengan etanol (95%) P dan dengan kloroform P, larut dalam 6 bagian eter P,
tidak dapat campur dengan eter minyak tanah P dan dengan minyak lemak
(DepKes RI, 1979). Humektan akan menjaga kestabilan sediaan gel dengan cara
mengabsorbsi lembab dari lingkungan dan mengurangi penguapan air dari
sediaan. Selain menjaga kestabilan sediaan, secara tidak langsung humektan juga
dapat mempertahankan kelembaban kulit sehingga kulit tidak kering (Harry,
1982).
2) Pengawet
Pengawet yang biasa digunakan adalah metil paraben dan propil paraben.
Metil paraben dan propil paraben mempunyai sifat antibakteri. Penggunaan metil
paraben sebagai sediaan topikal 0,02–0,3%

dan propil paraben 0,01–0,6%

(Haley, 2009). Metil paraben berbentuk serbuk hablur halus, putih, hampir tidak
berbau, tidak mempunyai rasa, dan mempunyai rasa tebal agak membakar

sedangkan propil paraben berbentuk serbuk hablur putih, tidak berbau, dan tidak
berasa (DepKes RI, 1979).
5. Metode Desain Faktorial
Metode desain faktorial adalah metode desain yang digunakan untuk
menjelaskan pengaruh dari beberapa faktor yang diamati secara simultan dan
menunjukkan terjadinya interaksi antara faktor yang diamati terhadap respon.
Faktor merupakan variabel bebas yang memiliki dua level atau lebih, yaitu level
 
 

6
 

rendah dan level tinggi. Respon diukur secara kuantitatif untuk mengetahui
adanya interaksi dan faktor yang dominan (Bolton, 1997).
a. Faktor
Faktor merupakan variabel yang ditetapkan, seperti waktu, suhu, dan jenis
bahan. Faktor bersifat kualitatif dan kuantitatif, misalnya faktor HPMC dan
propilen glikol. Desain faktorial dapat memiliki satu atau lebih faktor, tetapi
hanya percobaan yang memiliki dua faktor. Percobaan yang memiliki satu faktor
lebih tepat dianalisis dengan anova (Bolton, 1997).
b. Level
Level merupakan nilai yang ditetapkan untuk faktor, misalnya dari level
terendah dan tertinggi untuk faktor HPMC adalah 10% b/b dan 18% b/b.
Percobaan desain faktorial merupakan kombinasi dari faktor dan level (Bolton,
1997).
c. Respon
Respon merupakan hasil terukur yang diperoleh dari percobaan yang telah
dilakukan. Perubahan respon dapat disebabkan karena variasi level (Bolton,
1997).
d. Efek
Efek merupakan perubahan respon yang disebabkan oleh perubahan level
faktor. Main effect merupakan rata-rata respon pada level tinggi dikurangi ratarata respon pada level rendah (Bolton, 1997).
e. Interaksi
Interaksi menjelaskan tidak adanya sifat aditifitas dari “penambahan efekefek faktor”. Interaksi dapat bersifat sinergis atau antagonis. Sinergis artinya hasil
interaksi tersebut mempunyai efek yang lebih besar dari penjumlahan efek
masing-masing faktor, sedangkan antagonis artinya hasil interaksi tersebut
memiliki efek yang lebih kecil dari penjumlahan masing-masing efek dan faktor
(Bolton, 1997).

 
 

7
 

Persamaan umum desain faktorial:
Y = β0 + β 1X1+ β 2X2 + β 3X1X2
Keterangan:
Y
= respon terukur
Β 0, β 1, β 2, β 3 = koefisien nilai

(1)
X1 = faktor A
X2 = faktor B
X1X2 = interaksi antara kedua faktor

Satu persamaan yang diperoleh mewakili satu uji, jadi apabila dilakukan
beberapa uji maka akan menghasilkan beberapa persamaan. Persamaan yang
diperoleh kemudian dibuat contour plot dan Anova untuk menentukan faktor yang
berefek dominan atau signifikan dan adanya interaksi antar faktor. Faktor yang
signifikan berarti jika level diubah sedikit saja maka akan berpengaruh terhadap
hasilnya (Bolton, 1997).

E. Landasan Teori
 

Ekstrak etanol kulit buah manggis dengan konsentrasi 200 µg/mL

memiliki zona hambat 24 mm terhadap Staphylococcus aureus (Geetha et al.,
2011) dan dengan konsentrasi 20.000µg/mL memiliki zona hambat 12 mm
terhadap Staphylococcus aureus (Priya, et al., 2010). Penggunaan ekstrak etanol
kulit buah manggis akan lebih efektif apabila dibuat dalam bentuk sediaan gel.
Bahan yang digunakan untuk membuat gel antara lain gelling agent,
humektan, dan pengawet. Komponen gelling agent dan humektan merupakan
bagian yang sangat berpengaruh terhadap kualitas fisik dari sediaan gel. Salah
satu jenis gelling agent adalah HPMC sedangkan salah satu jenis humektan adalah
propilen glikol (Haley, 2009). Kelebihan penggunaan HPMC adalah mampu
menghasilkan gel yang lebih jernih dibandingkan dengan metilselulosa lain dan
mampu meningkatkan waktu kontak dengan kulit sehingga dapat meningkatkan
efektivitas penggunaan gel sebagai antibakteri (Miswida, 2012). HPMC umumnya
dianggap sebagai bahan dasar yang stabil bahkan setelah paparan panas dan
kondisi lembab menunjukkan tidak ada perubahan sigifikan dalam uji
homogenitas, pH, kejernihan, dan tekstur dari gel HPMC (Dhawan et al., 2009).
Menurut penelitian yang dilakukan Arikumalasari, et al., (2013), menunjukkan

 
 

8
 

bahwa formula optimum gel ekstrak kulit buah manggis mengandung 15% b/b
HPMC dan 15% b/b propilen glikol.
Semakin tinggi penggunaan HPMC maka akan meningkatkan viskositas dan
daya lekat serta dapat menurunkan daya sebar. Viskositas gel dapat meningkat
karena HPMC mempunyai sifat mengembang dan peningkatan viskositas dapat
memperkuat matriks gel (Zath dan Kushla, 1996). Viskositas sediaan gel memiliki
peranan yang penting dalam proses difusi obat melalui kulit. Hukum StokesEinstein menyatakan bahwa viskositas sediaan berbanding terbalik dengan laju
difusi (Sukmawati & Suprapto, 2010), sehingga semakin tinggi viskositas sediaan
gel antibakteri ekstrak kulit buah manggis maka akan menurunkan aktivitas
antibakteri dari gel.
Propilen glikol yang digunakan sebagai penahan lembab dalam
konsentrasi dari 10-20% (Haley, 2009). Penambahan propilen glikol pada sediaan
topikal dapat meningkatkan laju difusi (Agoes, 1983). Penambahan peningkat
penetrasi propilen glikol dapat melarutkan lapisan keratin pada stratum corneum
sehingga meningkatkan jumah obat yang berpenetrasi lewat kulit dengan cara
mengurangi ikatan obat dengan jaringan kulit (Remon, 2007). Penggunaan
propilen glikol 15% b/b akan mempengaruhi efek dan interaksi dari propilen
glikol dan CMC yang menyebabkan penurunan viskositas dan daya lekat serta
meningkatkan daya sebar (Dwiastuti, 2010).
Untuk mengetahui efek dan interaksi dari penggunaan HPMC sebagai
gelling agent dan propilen glikol sebagai humektan yang ditinjau dari sifat fisik
gel, uji aktivitas antibakteri terhadap Staphylococcus aureus dan stabilitas fisik
gel selama 1 bulan maka dilakukan pembuatan formula dengan metode desain
faktorial.

F. Hipotesis
Formula optimum untuk HPMC sebesar 15% b/b dan propilen glikol
sebesar 20% b/b. Kombinasi HPMC dan propilen glikol dapat meningkatkan
viskositas, daya lekat, dan aktivitas antibakteri terhadap Staphylococcus aureus
serta dapat menurunkan daya sebar gel ekstrak kulit buah manggis.