Analisis Faktor Perlindungan Matahari (FPM) dari Sediaan Tabir Surya secara Spektrofotometri dengan Metode Kuadrat Terkecil Sebagian Jack-Knife | Notario | Natural Science: Journal of Science and Technology 8072 26516 1 PB
Online Journal of Natural Science Vol 6(1) :1 – 10
Maret 2017
ISSN-p: 2338-0950
ISSN-e : 2541-1969
Analisis Faktor Perlindungan Matahari (FPM) dari Sediaan
Tabir Surya secara Spektrofotometri dengan Metode Kuadrat
Terkecil Sebagian Jack-Knife
(Analysis of Sun Protection Factor (SPF) of Sunscreen Preparations by
Spectrophotometry with Jack-Knife Partial Least Square)
Dion Notario1*, Martanty Aditya2, Rollando1, Kestrilia Rega Prilianti2
1
2
Program Studi Farmasi Universitas Ma Chung, Villa Puncak Tidar N-01, Malang
Program Studi Teknik Informatika Universitas Ma Chung, Villa Puncak Tidar N-01, Malang
ABSTRACT
Determination in vitro of Sun Protection Factor (SPF) by using spectrophotometric
method is needed to do initial screening of sunscreen active ingredients candidates.
Nonetheless, relatively large errors were found when determination of SPF value of
commercially available sunscreen preparation by spectrophotometric method was conducted.
Therefore, in this research, SPF was analyzed spectrophotometrically at a wavelength of 290
– 320 nm continued by multivariate regression using jack-knife partial least squares in part to
improve prediction accuracy of in vitro SPF. Furthermore, mathematical models were then
used to screen sunscreen active ingredients of some botanical samples. The results showed
that the resulting mathematical model has a value of prediction errors lower than the previous
method (RMSECV = 3.15; r = 0.915) and can be applied for screening sunscreen active
ingredients candidates from plants.
Keywords: Sun Protection Factor, Spectrophotometry, Jack-Knife Partial Least
Square
ABSTRAK
Penentuan nilai Faktor Perlindungan Matahari (FPM) dengan metode spektrofotometri
sangat dibutuhkan untuk melakukan penapisan awal kandidat bahan aktif tabir surya.
Meskipun demikian, ditemukan kesalahan yang relatif besar ketika dilakukan penentuan SPF
secara spektrofotometrik terhadap beberapa sediaan tabir surya yang beredar secara
komersial. Oleh karena itu, dalam penelitian ini dilakukan analisis FPM secara
spektrofotometrik pada panjang gelombang 290 – 320 nm yang dilanjutkan dengan regresi
multivariat yaitu kuadrat terkecil sebagian jack-knife untuk meningkatkan akurasi estimasi
nilai prediksi FPM secara in vitro. Selanjutnya, model matematik yang diperoleh, digunakan
untuk melakukan penapisan bahan aktif tabir surya dari beberapa sampel botani. Hasil
penelitian menunjukkan bahwa model matematik yang dihasilkan mempunyai nilai kesalahan
prediksi yang lebih rendah daripada metode sebelumnya (RMSECV = 3,15; r = 0,915) dan
dapat diaplikasikan untuk penapisan kandidat bahan aktif tabir surya dari tanaman.
Kata Kunci: Faktor Perlindungan Matahari, Spektrofotometri, Kuadrat Terkecil
Sebagian Jack-Knife
Coresponding Author : dion.notario@machung.ac.id
1
Online Journal of Natural Science Vol 6(1) :1 – 10
Maret 2017
ISSN-p: 2338-0950
ISSN-e : 2541-1969
in vitro dapat diuji lebih lanjut dengan
LATAR BELAKANG
Faktor perlindungan matahari (FPM)
metode in vivo.
atau sun protection factor (SPF) merupakan
Beberapa metode pengukuran FPM
salah satu parameter kuantitatif yang
secara in vitro yang dimanfaatkan sebagai
dijadikan sebagai tolak ukur kualitas
metode penapisan kandidat bahan aktif
sediaan tabir surya. Secara internasional,
tabir surya antara lain meliputi metode
FPM dapat didefinisikan sebagai rasio
pegukuran FPM berdasarkan transmisi
antara dosis eritema minimal pada kulit
sinar
manusia yang terlindungi oleh tabir surya
membran/plat
(DEMp) dibandingkan dengan dengan dosis
Pengukuran nilai FPM dengan transmisi
eritemal pada kulit manusia tanpa tabir
sinar ultraviolet dilakukan dengan cara
surya (DEMt). Nilai DEMp dan DEMt dapat
mengoleskan 30 mg tabir surya yang diuji
diukur dengan cara memberikan paparan
ke
sinar ultraviolet pada kulit manusia pada
(polimetilmetakrilat)
panjang gelombang 290 – 320 nm (UVB)
kemudian dilakukan pengukuran transmitan
sesuai dengan panduan ISO 24444 (ISO,
pada panjang gelombang tertentu, yang
2010).
dapat
disimbolkan dengan T(λ), menggunakan
dikalkulasi dengan mensubstitusikan data
UV Transmittance Analyzer (Chauvet et al.,
DEMp dan DEMt pada persamaaan (1).
2012). Nilai FPM dengan metode ini
Selanjutnya,
FPM
nilai
FPM
DEM p
ultraviolet
permukaan
dan
plat
melewati
metode
misalnya
seluas
suatu
Mansur.
PMMA
25
cm 2
dikalkulasi sesuai dengan persamaan (2) di
(1)
mana S(λ) adalah radiasi spektral sinar
DEM t
Meskipun telah diakui sebagai metode
matahari pada kondisi tertentu, sedangkan
standar, pengukuran nilai FPM secara in
EA(λ) adalah efektivitas relatif radiasi
vivo memerlukan biaya besar dan waktu
ultraviolet pada panjang gelombang λ untuk
cukup panjang mengingat pengamatan
pembentukan eritema pada kulit manusia.
eritema dilakukan terhadap subjek uji
Baik nilai S(λ) maupun EA(λ) merupakan
manusia selama 20 ± 4 jam setelah paparan.
nilai tetap yang dapat ditemukan dalam
Oleh
literatur (Diffey & Robson, 1989; Herzog,
karena
itu,
sebelum
dilakukan
pengujian secara in vivo, perlu dilakukan
2002; Sayre et al., 1979).
penapisan bahan-bahan yang berpotensi
320
sebagai bahan aktif tabir surya secara in
FPM
vitro. Sampel uji yang telah terbukti
memiliki nilai FPM yang cukup baik secara
Sλ EAλ
290
320
(2)
Sλ EAλ Tλ
290
Analisis Faktor Perlindungan Matahari (FPM) dari Sediaan Tabir Surya secara
Spektrofotometri dengan Metode Kuadrat Terkecil Sebagian Jack-Knife
(Dion Notario Dkk)
2
Online Journal of Natural Science Vol 6(1) :1 – 10
Maret 2017
ISSN-p: 2338-0950
ISSN-e : 2541-1969
Metode pengukuran FPM selanjutnya
persamaan (4) yang merupakan persamaan
adalah metode Mansur. Sampel yang diuji
regresi linear multivariat di mana β adalah
dengan
suatu
metode
dilarutkan
Mansur
dengan
mula-mula
etanol
hingga
padat/semipadat
kemudian
atau
dilakukan
Oleh karena nilai FPM merupakan
fungsi linear dari absorbansi larutan sampel
dikalkulasi menggunakan persamaan (3),
pada panjang gelombang 290 – 320 nm,
dikenal dengan persamaan Mansur, dengan
maka dapat dilakukan analisis regresi linear
mensubstitusikan nilai FK = faktor koreksi
multivariat
(10); EE (λ); I(λ); dan Abs(λ) yang secara
intensitas sinar;
untuk
mengkaji
hubungan
antara FPM dengan absorbansi larutan pada
eritemal;
dan absorbansi
(4)
β 5 A 310 β 6 A 315 β 7 A 320
pengukuran
efek
adalah
FPM β1A 290 β 2 A 295 β 3 A 300 β 4 A 305
cair,
320 nm dengan interval 5 nm. Nilai FPM
merupakan
A
tertentu (290 – 320 nm).
absorbansi pada panjang gelombang 290 –
berurutan
sedangkan
absorbansi larutan pada panjang gelombang
konsentrasi 2 mg/mL atau 2 µL/mL untuk
sampel
tetapan
konsentrasi tertentu. Analisis regresi linear
pada
multivariat
panjang gelombang 290 – 320 nm dengan
dapat
dilakukan
dengan
beberapa metode antara lain dengan regresi
interval 5 nm (Mansur et al., 2016; Mishra
linear berganda (RLB), regresi komponen
et al., 2012).
utama
320
FPM FK EE λ Iλ Absλ (3)
(RKU),
dan
kuadrat
terkecil
sebagian (KTS).
290
Metode Mansur merupakan metode
Dalam regresi linear berganda salah
yang paling sederhana sehingga banyak
satu permasalahan yang umum ditemui
digunakan sebagai metode penapisan awal
adalah
bahan aktif tabir surya. Dalam proses
menyebabkan estimasi nilai β tidak stabil.
kalkulasi nilai FPM, diketahui bahwa hasil
Oleh karena itu, diperlukan metode regresi
kali EE(λ) dan I(λ) merupakan suatu
linear multivariat yang mampu mengatasi
tetapan yang diperoleh dari literatur (Sayre
masalah multikolinearitas salah satunya
et al., 1979), sedangkan A(λ) diperoleh dari
adalah KTS jack-knife. Selain mengatasi
percobaan.
persamaan
multikolinearitas dalam regresi multivariat,
dinyatakan
penggunaan
Mansur, nilai
Berdasarkan
FPM dapat
multikolinearitas
KTS
jack-knife
yang
dapat
sebagai fungsi dari absorbansi larutan
mengestimasi nilai-nilai sekaligus standar
sampel pada panjang gelombang 290 – 320
error dan signifikansi koefisien-koefisien
nm dengan interval 5 nm yang secara
regresi (Ismartini and Sunaryo, 2010; Wold
et al., 1984). Dengan demikian, metode
matematis
dapat
dituliskan
dalam
Analisis Faktor Perlindungan Matahari (FPM) dari Sediaan Tabir Surya secara
Spektrofotometri dengan Metode Kuadrat Terkecil Sebagian Jack-Knife
(Dion Notario Dkk)
3
Online Journal of Natural Science Vol 6(1) :1 – 10
Maret 2017
ISSN-p: 2338-0950
ISSN-e : 2541-1969
KTS jack-knife dapat digunakan untuk
labu ukur 50 mL kemudian ditambahkan
memprediksi
etanol sampai tanda kalibrasi. Larutan ini
nilai
FPM
secara
spektrofotometri.
Penelitian
selanjutnya disebut dengan larutan A (2
ini
dilakukan
untuk
mg/mL). Selanjutnya, sebanyak 4,0; 2,0;
mengkaji hasil prediksi nilai FPM secara
dan 1,0 mL larutan A dipindahkan ke
spektrofotometri dengan metode Mansur
dalam tiga labu ukur 10 mL yang berbeda
dibandingkan
jack-knife.
kemudian ditambahkan etanol 96% sampai
Model matematik yang diperoleh dari KTS
tanda kalibrasi sehingga dihasilkan larutan
selanjutnya digunakan untuk melakukan
B, C, dan D dengan konsentrasi sebesar
penapisan bahan alam sebagai kandidat
0,8; 0,4; dan 0,2 mg/mL secara berurutan.
bahan aktif tabir surya. Dengan demikian,
Masing-masing larutan A, B, C, dan D
dapat diperoleh metode penapisan FPM
diukur serapannya pada panjang gelombang
secara statistik yang lebih jauh dapat
290 – 320 nm dengan interval 5 nm dan
menambah khazanah ilmu pengetahuan di
dihitung
bidang kosmetologi.
persamaan (3).
BAHAN DAN METODE
Penyiapan Serbuk Sampel
Alat
Sampel
Seperangkat alat spektrofotometer BlueStar
dipotong kecil-kecil kemudian dikeringkan
series (LabTech), kuvet kuarsa, rotary
di bawah sinar matahari. Selanjutnya,
evaporator, penangas air, sonikator, dan
simplisia
alat-alat gelas.
menggunakan grinder kemudian disimpan
metode
KTS
nilai
FPM
tanaman
yang
yang
telah
menggunakan
telah
kering
dipanen
diserbuk
sampai tahap selanjutnya.
Bahan
Etanol 96%, akuades, etil asetat, simplisia
Ekstraksi
kulit batang faloak, daun andong merah,
Prosedur A
dan daun kangkung.
Serbuk sampel direndam dalam etanol 96%
dengan perbandingan 1:6 w/v selama 48
Penentuan Nilai FPM Sediaan Tabir
Surya Komersial
jam dengan pengadukan sesering mungkin
Sebanyak 100 mg sediaan tabir surya
kemudian disaring. Filtrat ditampung dalam
ditimbang
wadah yang sesuai sedangkan ampas dicuci
dengan
seksama
kemudian
dilarutkan dalam sebagian etanol dengan
menggunakan
etanol
96%
dengan
bantuan gelombang ultrasonik. Larutan ini
perbandingan 1:1 sambil diaduk sesering
dipindahkan secara kuantitatif ke dalam
mungkin kemudian disaring. Langkah ini
Analisis Faktor Perlindungan Matahari (FPM) dari Sediaan Tabir Surya secara
Spektrofotometri dengan Metode Kuadrat Terkecil Sebagian Jack-Knife
(Dion Notario Dkk)
4
Online Journal of Natural Science Vol 6(1) :1 – 10
Maret 2017
ISSN-p: 2338-0950
ISSN-e : 2541-1969
dilakukan secara berulang kali hingga
etanol
diperoleh filtrat yang tidak berwarna.
ultrasonik selama 30 menit pada suhu 75°C
Filtrat diuapkan dengan rotary evaporator
± 2°C dan daya 90% dari kekuatan
pada suhu 80 ± 2°C sehingga diperoleh
maksimal.
ekstrak
ampas
kental.
Ekstrak
kental
ini
96%
menggunakan
Sampel
dicuci
gelombang
disaring
dengan
kemudian
etanol
dingin
dipindahkan ke dalam cawan porselen lalu
beberapa kali sampai diperoleh filtrat yang
diuapkan lebih lanjut di atas penangas air.
tidak
Selanjutnya, ekstrak dikeringkan dalam
dikumpulkan, diuapkan, dan dikeringkan
oven pada suhu 50 ± 2°C selama 24 jam,
sama seperti prosedur A.
kemudian dipindahkan ke dalam desikator.
berwarna.
Selanjutnya
Ekstrak kering dilarutkan dalam akuades
Pembuatan
Simulasi
dan dilakukan proses ekstraksi cair-cair
Sampel krim simulasi dibuat dengan cara
menggunakan pelarut etil asetat dengan
sebagai
perbandingan fase air dan etil asetat 1:1.
bahan-bahan
Prosedur ekstraksi cair-cair ini dilakukan
kemudian dikelompokkan menjadi menjadi
sampai didapati fraksi etil asetat yang tidak
dua yaitu campuran A dan campuran B.
berwarna. Fase etil asetat diuapkan diatas
Campuran A terdiri dari ekstrak, tween 80,
penangas air kemudian dikeringkan dalam
minyak zaitun, dan spermaseti (beaker
desikator.
glass I) sedangkan campuran B terdiri dari
Prosedur B
gliserin dan metil paraben (beaker glass II).
Serbuk sampel direndam dalam etil asetat
Bahan-bahan
dengan
kemudian
campuran B dipanaskan masing-masing
diekstraksi dengan bantuan gelombang
hingga mencapai suhu 70°C yang disertai
ultrasonik selama 45 menit pada suhu 75°C
dengan
pengadukan.
± 2°C dan daya 90% dari kekuatan
campuran
B
maksimal.
dilakukan
campuran A pelan-pelan pada suhu suhu
penyaringan kemudian filtrat dikumpulkan,
70°C sambil diaduk. Setelah homogen,
diuapkan, dan dikeringkan sama seperti
campuran dibiarkan mencapai suhu kamar
pada
sambil terus diaduk.
perbandingan
1:6
Selanjutnya,
prosedur
A
sedangkan
ampas
Sampel
berikut:
Tabir
filtrat
mula-mula
seperti
pada
Surya
ditimbang
pada
Tabel
campuran
dimasukkan
A
1
dan
Selanjutnya,
ke
dalam
diekstraksi kembali dengan etil asetat
dingin beberapa kali sampai diperoleh
filtrat
yang
tidak
berwarna.
Ampas
dikeringkan dan diekstraksi dengan pelarut
Analisis Faktor Perlindungan Matahari (FPM) dari Sediaan Tabir Surya secara
Spektrofotometri dengan Metode Kuadrat Terkecil Sebagian Jack-Knife
(Dion Notario Dkk)
5
Online Journal of Natural Science Vol 6(1) :1 – 10
Maret 2017
Tabel 1. Formula Sampel Tabir Surya
Simulasi
Bahan
Jumlah (%b/b)
Ekstrak
10
Akuades
70,5
Metil paraben
0,025
Tween 80
7,5
Minyak zaitun
2
Spermaseti
5
Gliserin
5
ISSN-p: 2338-0950
ISSN-e : 2541-1969
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengukuran
nilai
FPM
dengan
metode Mansur perlu diverifikasi untuk
mengetahui seberapa dekat nilai-nilai FPM
hasil prediksi dengan nilai-nilai yang
tertera
pada
label.
Oleh
karena
itu,
dilakukan beberapa seri percobaan untuk
penentuan FPM dengan metode Mansur.
Penentuan Nilai FPM Sampel Uji
Dalam penelitian ini, dilakukan empat seri
Sebanyak 100 mg sampel dilarutkan dalam
percobaan
25 mL etanol 96% dengan bantuan
beberapa konsentrasi yaitu 2; 0,8; 0,4; dan
gelombang ultrasonik selama 5 menit pada
0,2 mg/mL.
penentuan
FPM
dengan
suhu kamar. Larutan dipindahkan secara
Berdasarkan hasil pengukuran nilai
kuantitatif ke dalam labu takar 50 mL
FPM yang dilakukan terhadap beberapa
kemudian ditambahkan etanol 96% sampai
sediaan
tanda
larutan
diketahui bahwa pada konsentrasi larutan
dipindahkan dengan seksama ke dalam labu
sampel sebesar 2 mg/mL, hasil prediksi
takar 10 mL kemudian diencerkan dengan
FPM sangat berbeda jauh dengan nilai FPM
etanol 96% sampai tanda kalibrasi. Larutan
pada
ini disaring dan diukur absorbansinya pada
(Gambar 1 A). Pada konsentrasi 0,8 mg/mL
panjang gelombang 290 – 320 nm dengan
ada tiga hasil prediksi FPM pada sediaan
interval 5 nm.
tabir surya komersial yang mendekati nilai
Analisis Statistik
yang tertera pada label yaitu sediaan
Nilai FPM dengan metode Mansur dihitung
dengan FPM 15, 21, dan 24 (Gambar 1 B).
dengan
persamaan
Pada konsentrasi 0,4 mg/mL hanya ada satu
Mansur pada MS Excel 2016, plot FPM
hasil prediksi FPM yang mendekati nilai
label dan hasil prediksi dibuat dengan
yang tertera pada label yaitu sediaan
perangkat lunak R, kalkulasi KTS jack-
dengan FPM 35 (Gambar 1 C) sedangkan
knife dikalkulasi menggunakan perangkat
pada konsentrasi 0,2 mg/mL nilai FPM
lunak R dengan paket pls (Bjørn-Helge
hasil prediksi sangat jauh dari nilai yang
Mevik, 2015).
tertera pada label (Gambar 1 D).
kalibrasi.
Satu
mengaplikasikan
mL
tabir
label,
surya
bahkan
komersial,
cenderung
dapat
sama
Analisis Faktor Perlindungan Matahari (FPM) dari Sediaan Tabir Surya secara
Spektrofotometri dengan Metode Kuadrat Terkecil Sebagian Jack-Knife
(Dion Notario Dkk)
6
Online Journal of Natural Science Vol 6(1) :1 – 10
Maret 2017
Pola sebaran data pada Gambar 1 A
menunjukkan
bahwa
metode
ISSN-p: 2338-0950
ISSN-e : 2541-1969
Pemodelan
Mansur
dengan
kuadrat
persamaan
regresi
terkecil
sebagian
memiliki kesalahan yang cukup besar
menghasilkan nilai-nilai prediksi yang jauh
dalam memprediksi nilai FPM pada sediaan
lebih baik dibandingkan dengan persamaan
tabir surya pada rentang 15 – 35. Pada saat
Mansur. Kedekatan antara FPM hasil
konsentrasi sampel dibuat lebih encer yaitu
prediksi dengan nilai yang tertera pada
0,8 mg/mL (Gambar 1 B), metode Mansur
label dapat dilihat pada Gambar 2 yang
mampu memprediksi sediaan tabir surya
merupakan
dengan baik pada sediaan dengan nilai
percobaan yang dilakukan di mana semua
FPM sekitar 15 dan 25. Di lain pihak, pada
variabel independen (x1 – x7) memiliki nilai
konsentrasi kecil yaitu pada 0,4 dan 0,2
signifikansi yang tinggi (p < 0,05).
model
terbaik
dari
seri
mg/mL nilai FPM hasil prediksi jauh
berbeda dengan nilai yang tertera pada
label, tetapi menunjukkan hubungan yang
linear meskipun didapati satu pencilan pada
kelompok data hasil eksperimen (Gambar 1
C dan D). Oleh karena itu, dengan
menggunakan
data-data
larutan
D,
dikembangkan suatu model prediksi yang
baru
dengan
memanfaatkan
regresi
Gambar 2. Plot FPM Label vs Hasil Prediksi
pada Sediaan Tabir Surya
Komersial
yang
Dikalkulasi
dengan Kuadrat Terkecil Sebagian
multivariat yaitu KTS jack-knife.
Analisis Faktor Perlindungan Matahari (FPM) dari Sediaan Tabir Surya secara
Spektrofotometri dengan Metode Kuadrat Terkecil Sebagian Jack-Knife
(Dion Notario Dkk)
7
Online Journal of Natural Science Vol 6(1) :1 – 10
Maret 2017
dengan jumlah komponen sebesar
satu. Konsentrasi larutan sampel
sebesar 0,2 mg/mL
diperoleh nilai FPM ekstrak andong merah
adalah sebesar 6,71 ± 3,15.
Berdasarkan penelitian ini, dapat
Dalam model ini, dipilih jumlah komponen
diketahui bahwa teknik KTS jack-knife
yang menghasilkan nilai RMSECV (root
dapat digunakan sebagai alternatif dalam
mean square error of cross validation)
memodelkan hubungan antara nilai FPM
paling kecil yaitu satu sehingga kesalahan
prediksi
persamaan
koefisien
menjadi
yang
minimal.
dihasilkan
korelasi
yang
dengan absorbansi larutan sampel yang
Model
diukur secara
memiliki
cukup
yang digunakan
prediksi dengan kesalahan yang lebih kecil
dibandingkan
Nilai kesalahan prediksi relatif cukup besar
dengan
metode
Mansur.
Lebih jauh lagi, model matematik yang
apabila dibandingkan dengan kesalahan
diperoleh
acak (replikasi) sehingga dalam penentuan
dapat
dimanfaatkan
untuk
melakukan penapisan kandidat bahan aktif
nilai FPM, nilai kesalahan prediksi selalu
perhitungan
Model
terbukti mampu menghasilkan nilai-nilai
kesalahan prediksi sebesar 3,15 (Tabel 2).
dalam
spektrofotometri.
persamaan matematik
tinggi
sebesar 0,916 dengan akar kuadrat rata-rata
diikutsertakan
ISSN-p: 2338-0950
ISSN-e : 2541-1969
tabir
dan
surya.
Dengan
demikian
dapat
disimpulkan bahwa analisis nilai FPM yang
dituliskan dalam hasil akhir (Tabel 3).
dilakukan dengan metode spektrofotometri
Model persamaan yang diperoleh dengan
dan KTS jack-knife memiliki akurasi nilai
metode KTS jack-knife digunakan untuk
prediksi yang lebih tinggi daripada metode
mengesimasi nilai FPM dari beberapa
Mansur dan dapat diaplikasikan dalam
sampel botani antara lain kulit batang
penapisan bahan aktif alami tabir surya.
faloak, kangkung, dan andong merah.
UCAPAN TERIMAKASIH
Penulis
menghaturkan
Berdasarkan hasil pengukuran nilai FPM
masing-masing sampel dapat disimpulkan
banyak
terimakasih kepada Lembaga Penelitian
bahwa ekstrak etanolik daun andong merah
dan Pengabdian Masyarakat Universitas
mempunyai potensi yang paling besar
Ma Chung atas bantuan dana penelitian
sebagai bahan aktif tabir surya (Tabel 3)
serta
sehingga ekstrak andong merah memiliki
kepada
Program
Studi
Farmasi
Universitas Ma Chung atas penyediaan
potensi untuk diproses lebih lanjut menjadi
fasilitas laboratorium selama penelitian
sediaan tabir surya. Ekstrak tanaman yang
berlangsung.
lain memiliki nilai FPM yang relatif kecil
sehingga tidak diproses lebih lanjut. Setelah
diformulasikan
dalam
bentuk
krim,
Analisis Faktor Perlindungan Matahari (FPM) dari Sediaan Tabir Surya secara
Spektrofotometri dengan Metode Kuadrat Terkecil Sebagian Jack-Knife
(Dion Notario Dkk)
8
Online Journal of Natural Science Vol 6(1) :1 – 10
Maret 2017
ISSN-p: 2338-0950
ISSN-e : 2541-1969
Tabel 2. Perhitungan koefisien masing-masing variabel independen
Variabel
Estimasi
SE
df
t-hitung
P
Kode Signifikansi
x1
2,84044
0,31859 8
8,9156
1,99 × 10-5
***
-5
x2
3,00376
0,32847 8
9,1446
1,65 × 10
***
-5
x3
3,08288
0,34211 8
9,0113
1,84 × 10
***
-5
x4
3,20945
0,33606 8
9,5503
1,20 × 10
***
-5
x5
3,28754
0,36146 8
9,0952
1,72 × 10
***
-5
x6
3,07403
0,37047 8
8,2978
3,35 × 10
***
-4
x7
2,39424
0,38205 8
6,2669
2,41 × 10
***
Kode Signifikansi: 0 '***'; 0,001 '**'; 0,01 '*'; 0,05 '.' ;0,1 ' ' 1; nilai r = 0,916; RMSECV
(root mean square error of cross validation) = 3,15; x1 = A290; x2 = A295; x3 = A300; x4 =
A305; x5 = A310; x6 = A315; x7 = A320.
Tabel 3. Penentuan nilai FPM beberapa sampel tanaman
Sampel
FPM*
Ekstrak etanolik kulit batang faloak (prosedur A)
4,54 ± 3,15
Fraksi etil asetat kulit batang faloak (prosedur A)
9,49 ± 3,16
Ekstrak etanolik kulit batang faloak (prosedur B)
6,81 ± 3,15
Ekstrak etanolik kangkung (prosedur A)
8,00 ± 3,16
Ekstrak etanolik andong merah (prosedur A)
14,86 ± 3,15
Krim ekstrak etanolik andong merah
6,71 ± 3,15
*FPM = rerata ± Δy, FPM dihitung dengan metode kuadrat terkecil sebagian, Δy merupakan
perambatan kesalahan yang dihitung dari kesalahan prediksi (RMSECV) dan kesalahan acak
(simpangan baku dari tiga kali pengukuran, σ); Δy = (RMSECV2 + σ2)0,5
Film Model. J. Cosmet. Sci. 53, 11–
26.
DAFTAR PUSTAKA
Bjørn-Helge Mevik, R.W. and K.H.L.,
2015. pls: Partial Least Squares and
Principal Component Regression. R
package
version
2.5-0.
https://CRAN.Rproject.org/package=pls.
Ismartini, P., Sunaryo, S., 2010. The
Jackknife Interval Estimation of
Parametersin Partial Least Squares
Regression Modelfor Poverty Data
Analysis. IPTEK 21, 1–7.
Chauvet, C., Paparis, E., Coiffard, L., 2012.
UV Filters , Ingredients with a
Recognized Anti-Inflammatory Effect.
PlosOne 7, 2–7.
ISO, 2010. Cosmetics - Sun Protection Test
Methods - In Vivo Determination of
The Sun Protection Factor (SPF) (ISO
24444:2010). UK.
Diffey, B.L., Robson, J., 1989. A New
Substrate to Measure Sunscreen
Protection Factors Throughout the
Ultraviolet Spectrum. J. Soc. Cosmet.
Chem. 40, 127–133.
Mansur,
M.C.P.P.R.,
Leitão,
S.G.,
Cerqueira-Coutinho, C., Vermelho,
A.B., Silva, R.S., Presgrave, O.A.F.,
Leitão, Á.A.C., Leitão, G.G., RicciJúnior, E., Santos, E.P., 2016. In vitro
and in vivo evaluation of Efficacy and
Safety
of
Photoprotective
Formulations Containing Antioxidant
Extracts. Rev. Bras. Farmacogn. 26,
Herzog, B., 2002. Prediction of Sun
Protection Factors by Calculation of
Transmissions with a Calibrated Step
Analisis Faktor Perlindungan Matahari (FPM) dari Sediaan Tabir Surya secara
Spektrofotometri dengan Metode Kuadrat Terkecil Sebagian Jack-Knife
(Dion Notario Dkk)
9
Online Journal of Natural Science Vol 6(1) :1 – 10
Maret 2017
ISSN-p: 2338-0950
ISSN-e : 2541-1969
In Vivo and In Vitro Testing of
Sunscreening Formulas. Photochem.
Photobiol. 29, 559–566.
251–258.
Mishra, A., Mishra, A., Chattopadhyay, P.,
2012. Assessment of In Vitro Sun
Protection Factor of Calendula
Officinalis L. (Asteraceae) Essential
Oil Formulation. J. Young Pharm. 4,
17–21.
Wold, S., Ruhe, A., Wold, H., Dunn III,
W.J., 1984. The Collinearity Problem
in Linear Regression. The Partial
Least Squares (PLS) Approach to
Generalized Inverses. SIAM J. Sci.
Stat. Comput. 5, 735–743.
Sayre, R.M., Agin, P.P., LeVee, G.J.,
Marlowe, E., 1979. A Comparison of
Analisis Faktor Perlindungan Matahari (FPM) dari Sediaan Tabir Surya secara
Spektrofotometri dengan Metode Kuadrat Terkecil Sebagian Jack-Knife
(Dion Notario Dkk)
10
Maret 2017
ISSN-p: 2338-0950
ISSN-e : 2541-1969
Analisis Faktor Perlindungan Matahari (FPM) dari Sediaan
Tabir Surya secara Spektrofotometri dengan Metode Kuadrat
Terkecil Sebagian Jack-Knife
(Analysis of Sun Protection Factor (SPF) of Sunscreen Preparations by
Spectrophotometry with Jack-Knife Partial Least Square)
Dion Notario1*, Martanty Aditya2, Rollando1, Kestrilia Rega Prilianti2
1
2
Program Studi Farmasi Universitas Ma Chung, Villa Puncak Tidar N-01, Malang
Program Studi Teknik Informatika Universitas Ma Chung, Villa Puncak Tidar N-01, Malang
ABSTRACT
Determination in vitro of Sun Protection Factor (SPF) by using spectrophotometric
method is needed to do initial screening of sunscreen active ingredients candidates.
Nonetheless, relatively large errors were found when determination of SPF value of
commercially available sunscreen preparation by spectrophotometric method was conducted.
Therefore, in this research, SPF was analyzed spectrophotometrically at a wavelength of 290
– 320 nm continued by multivariate regression using jack-knife partial least squares in part to
improve prediction accuracy of in vitro SPF. Furthermore, mathematical models were then
used to screen sunscreen active ingredients of some botanical samples. The results showed
that the resulting mathematical model has a value of prediction errors lower than the previous
method (RMSECV = 3.15; r = 0.915) and can be applied for screening sunscreen active
ingredients candidates from plants.
Keywords: Sun Protection Factor, Spectrophotometry, Jack-Knife Partial Least
Square
ABSTRAK
Penentuan nilai Faktor Perlindungan Matahari (FPM) dengan metode spektrofotometri
sangat dibutuhkan untuk melakukan penapisan awal kandidat bahan aktif tabir surya.
Meskipun demikian, ditemukan kesalahan yang relatif besar ketika dilakukan penentuan SPF
secara spektrofotometrik terhadap beberapa sediaan tabir surya yang beredar secara
komersial. Oleh karena itu, dalam penelitian ini dilakukan analisis FPM secara
spektrofotometrik pada panjang gelombang 290 – 320 nm yang dilanjutkan dengan regresi
multivariat yaitu kuadrat terkecil sebagian jack-knife untuk meningkatkan akurasi estimasi
nilai prediksi FPM secara in vitro. Selanjutnya, model matematik yang diperoleh, digunakan
untuk melakukan penapisan bahan aktif tabir surya dari beberapa sampel botani. Hasil
penelitian menunjukkan bahwa model matematik yang dihasilkan mempunyai nilai kesalahan
prediksi yang lebih rendah daripada metode sebelumnya (RMSECV = 3,15; r = 0,915) dan
dapat diaplikasikan untuk penapisan kandidat bahan aktif tabir surya dari tanaman.
Kata Kunci: Faktor Perlindungan Matahari, Spektrofotometri, Kuadrat Terkecil
Sebagian Jack-Knife
Coresponding Author : dion.notario@machung.ac.id
1
Online Journal of Natural Science Vol 6(1) :1 – 10
Maret 2017
ISSN-p: 2338-0950
ISSN-e : 2541-1969
in vitro dapat diuji lebih lanjut dengan
LATAR BELAKANG
Faktor perlindungan matahari (FPM)
metode in vivo.
atau sun protection factor (SPF) merupakan
Beberapa metode pengukuran FPM
salah satu parameter kuantitatif yang
secara in vitro yang dimanfaatkan sebagai
dijadikan sebagai tolak ukur kualitas
metode penapisan kandidat bahan aktif
sediaan tabir surya. Secara internasional,
tabir surya antara lain meliputi metode
FPM dapat didefinisikan sebagai rasio
pegukuran FPM berdasarkan transmisi
antara dosis eritema minimal pada kulit
sinar
manusia yang terlindungi oleh tabir surya
membran/plat
(DEMp) dibandingkan dengan dengan dosis
Pengukuran nilai FPM dengan transmisi
eritemal pada kulit manusia tanpa tabir
sinar ultraviolet dilakukan dengan cara
surya (DEMt). Nilai DEMp dan DEMt dapat
mengoleskan 30 mg tabir surya yang diuji
diukur dengan cara memberikan paparan
ke
sinar ultraviolet pada kulit manusia pada
(polimetilmetakrilat)
panjang gelombang 290 – 320 nm (UVB)
kemudian dilakukan pengukuran transmitan
sesuai dengan panduan ISO 24444 (ISO,
pada panjang gelombang tertentu, yang
2010).
dapat
disimbolkan dengan T(λ), menggunakan
dikalkulasi dengan mensubstitusikan data
UV Transmittance Analyzer (Chauvet et al.,
DEMp dan DEMt pada persamaaan (1).
2012). Nilai FPM dengan metode ini
Selanjutnya,
FPM
nilai
FPM
DEM p
ultraviolet
permukaan
dan
plat
melewati
metode
misalnya
seluas
suatu
Mansur.
PMMA
25
cm 2
dikalkulasi sesuai dengan persamaan (2) di
(1)
mana S(λ) adalah radiasi spektral sinar
DEM t
Meskipun telah diakui sebagai metode
matahari pada kondisi tertentu, sedangkan
standar, pengukuran nilai FPM secara in
EA(λ) adalah efektivitas relatif radiasi
vivo memerlukan biaya besar dan waktu
ultraviolet pada panjang gelombang λ untuk
cukup panjang mengingat pengamatan
pembentukan eritema pada kulit manusia.
eritema dilakukan terhadap subjek uji
Baik nilai S(λ) maupun EA(λ) merupakan
manusia selama 20 ± 4 jam setelah paparan.
nilai tetap yang dapat ditemukan dalam
Oleh
literatur (Diffey & Robson, 1989; Herzog,
karena
itu,
sebelum
dilakukan
pengujian secara in vivo, perlu dilakukan
2002; Sayre et al., 1979).
penapisan bahan-bahan yang berpotensi
320
sebagai bahan aktif tabir surya secara in
FPM
vitro. Sampel uji yang telah terbukti
memiliki nilai FPM yang cukup baik secara
Sλ EAλ
290
320
(2)
Sλ EAλ Tλ
290
Analisis Faktor Perlindungan Matahari (FPM) dari Sediaan Tabir Surya secara
Spektrofotometri dengan Metode Kuadrat Terkecil Sebagian Jack-Knife
(Dion Notario Dkk)
2
Online Journal of Natural Science Vol 6(1) :1 – 10
Maret 2017
ISSN-p: 2338-0950
ISSN-e : 2541-1969
Metode pengukuran FPM selanjutnya
persamaan (4) yang merupakan persamaan
adalah metode Mansur. Sampel yang diuji
regresi linear multivariat di mana β adalah
dengan
suatu
metode
dilarutkan
Mansur
dengan
mula-mula
etanol
hingga
padat/semipadat
kemudian
atau
dilakukan
Oleh karena nilai FPM merupakan
fungsi linear dari absorbansi larutan sampel
dikalkulasi menggunakan persamaan (3),
pada panjang gelombang 290 – 320 nm,
dikenal dengan persamaan Mansur, dengan
maka dapat dilakukan analisis regresi linear
mensubstitusikan nilai FK = faktor koreksi
multivariat
(10); EE (λ); I(λ); dan Abs(λ) yang secara
intensitas sinar;
untuk
mengkaji
hubungan
antara FPM dengan absorbansi larutan pada
eritemal;
dan absorbansi
(4)
β 5 A 310 β 6 A 315 β 7 A 320
pengukuran
efek
adalah
FPM β1A 290 β 2 A 295 β 3 A 300 β 4 A 305
cair,
320 nm dengan interval 5 nm. Nilai FPM
merupakan
A
tertentu (290 – 320 nm).
absorbansi pada panjang gelombang 290 –
berurutan
sedangkan
absorbansi larutan pada panjang gelombang
konsentrasi 2 mg/mL atau 2 µL/mL untuk
sampel
tetapan
konsentrasi tertentu. Analisis regresi linear
pada
multivariat
panjang gelombang 290 – 320 nm dengan
dapat
dilakukan
dengan
beberapa metode antara lain dengan regresi
interval 5 nm (Mansur et al., 2016; Mishra
linear berganda (RLB), regresi komponen
et al., 2012).
utama
320
FPM FK EE λ Iλ Absλ (3)
(RKU),
dan
kuadrat
terkecil
sebagian (KTS).
290
Metode Mansur merupakan metode
Dalam regresi linear berganda salah
yang paling sederhana sehingga banyak
satu permasalahan yang umum ditemui
digunakan sebagai metode penapisan awal
adalah
bahan aktif tabir surya. Dalam proses
menyebabkan estimasi nilai β tidak stabil.
kalkulasi nilai FPM, diketahui bahwa hasil
Oleh karena itu, diperlukan metode regresi
kali EE(λ) dan I(λ) merupakan suatu
linear multivariat yang mampu mengatasi
tetapan yang diperoleh dari literatur (Sayre
masalah multikolinearitas salah satunya
et al., 1979), sedangkan A(λ) diperoleh dari
adalah KTS jack-knife. Selain mengatasi
percobaan.
persamaan
multikolinearitas dalam regresi multivariat,
dinyatakan
penggunaan
Mansur, nilai
Berdasarkan
FPM dapat
multikolinearitas
KTS
jack-knife
yang
dapat
sebagai fungsi dari absorbansi larutan
mengestimasi nilai-nilai sekaligus standar
sampel pada panjang gelombang 290 – 320
error dan signifikansi koefisien-koefisien
nm dengan interval 5 nm yang secara
regresi (Ismartini and Sunaryo, 2010; Wold
et al., 1984). Dengan demikian, metode
matematis
dapat
dituliskan
dalam
Analisis Faktor Perlindungan Matahari (FPM) dari Sediaan Tabir Surya secara
Spektrofotometri dengan Metode Kuadrat Terkecil Sebagian Jack-Knife
(Dion Notario Dkk)
3
Online Journal of Natural Science Vol 6(1) :1 – 10
Maret 2017
ISSN-p: 2338-0950
ISSN-e : 2541-1969
KTS jack-knife dapat digunakan untuk
labu ukur 50 mL kemudian ditambahkan
memprediksi
etanol sampai tanda kalibrasi. Larutan ini
nilai
FPM
secara
spektrofotometri.
Penelitian
selanjutnya disebut dengan larutan A (2
ini
dilakukan
untuk
mg/mL). Selanjutnya, sebanyak 4,0; 2,0;
mengkaji hasil prediksi nilai FPM secara
dan 1,0 mL larutan A dipindahkan ke
spektrofotometri dengan metode Mansur
dalam tiga labu ukur 10 mL yang berbeda
dibandingkan
jack-knife.
kemudian ditambahkan etanol 96% sampai
Model matematik yang diperoleh dari KTS
tanda kalibrasi sehingga dihasilkan larutan
selanjutnya digunakan untuk melakukan
B, C, dan D dengan konsentrasi sebesar
penapisan bahan alam sebagai kandidat
0,8; 0,4; dan 0,2 mg/mL secara berurutan.
bahan aktif tabir surya. Dengan demikian,
Masing-masing larutan A, B, C, dan D
dapat diperoleh metode penapisan FPM
diukur serapannya pada panjang gelombang
secara statistik yang lebih jauh dapat
290 – 320 nm dengan interval 5 nm dan
menambah khazanah ilmu pengetahuan di
dihitung
bidang kosmetologi.
persamaan (3).
BAHAN DAN METODE
Penyiapan Serbuk Sampel
Alat
Sampel
Seperangkat alat spektrofotometer BlueStar
dipotong kecil-kecil kemudian dikeringkan
series (LabTech), kuvet kuarsa, rotary
di bawah sinar matahari. Selanjutnya,
evaporator, penangas air, sonikator, dan
simplisia
alat-alat gelas.
menggunakan grinder kemudian disimpan
metode
KTS
nilai
FPM
tanaman
yang
yang
telah
menggunakan
telah
kering
dipanen
diserbuk
sampai tahap selanjutnya.
Bahan
Etanol 96%, akuades, etil asetat, simplisia
Ekstraksi
kulit batang faloak, daun andong merah,
Prosedur A
dan daun kangkung.
Serbuk sampel direndam dalam etanol 96%
dengan perbandingan 1:6 w/v selama 48
Penentuan Nilai FPM Sediaan Tabir
Surya Komersial
jam dengan pengadukan sesering mungkin
Sebanyak 100 mg sediaan tabir surya
kemudian disaring. Filtrat ditampung dalam
ditimbang
wadah yang sesuai sedangkan ampas dicuci
dengan
seksama
kemudian
dilarutkan dalam sebagian etanol dengan
menggunakan
etanol
96%
dengan
bantuan gelombang ultrasonik. Larutan ini
perbandingan 1:1 sambil diaduk sesering
dipindahkan secara kuantitatif ke dalam
mungkin kemudian disaring. Langkah ini
Analisis Faktor Perlindungan Matahari (FPM) dari Sediaan Tabir Surya secara
Spektrofotometri dengan Metode Kuadrat Terkecil Sebagian Jack-Knife
(Dion Notario Dkk)
4
Online Journal of Natural Science Vol 6(1) :1 – 10
Maret 2017
ISSN-p: 2338-0950
ISSN-e : 2541-1969
dilakukan secara berulang kali hingga
etanol
diperoleh filtrat yang tidak berwarna.
ultrasonik selama 30 menit pada suhu 75°C
Filtrat diuapkan dengan rotary evaporator
± 2°C dan daya 90% dari kekuatan
pada suhu 80 ± 2°C sehingga diperoleh
maksimal.
ekstrak
ampas
kental.
Ekstrak
kental
ini
96%
menggunakan
Sampel
dicuci
gelombang
disaring
dengan
kemudian
etanol
dingin
dipindahkan ke dalam cawan porselen lalu
beberapa kali sampai diperoleh filtrat yang
diuapkan lebih lanjut di atas penangas air.
tidak
Selanjutnya, ekstrak dikeringkan dalam
dikumpulkan, diuapkan, dan dikeringkan
oven pada suhu 50 ± 2°C selama 24 jam,
sama seperti prosedur A.
kemudian dipindahkan ke dalam desikator.
berwarna.
Selanjutnya
Ekstrak kering dilarutkan dalam akuades
Pembuatan
Simulasi
dan dilakukan proses ekstraksi cair-cair
Sampel krim simulasi dibuat dengan cara
menggunakan pelarut etil asetat dengan
sebagai
perbandingan fase air dan etil asetat 1:1.
bahan-bahan
Prosedur ekstraksi cair-cair ini dilakukan
kemudian dikelompokkan menjadi menjadi
sampai didapati fraksi etil asetat yang tidak
dua yaitu campuran A dan campuran B.
berwarna. Fase etil asetat diuapkan diatas
Campuran A terdiri dari ekstrak, tween 80,
penangas air kemudian dikeringkan dalam
minyak zaitun, dan spermaseti (beaker
desikator.
glass I) sedangkan campuran B terdiri dari
Prosedur B
gliserin dan metil paraben (beaker glass II).
Serbuk sampel direndam dalam etil asetat
Bahan-bahan
dengan
kemudian
campuran B dipanaskan masing-masing
diekstraksi dengan bantuan gelombang
hingga mencapai suhu 70°C yang disertai
ultrasonik selama 45 menit pada suhu 75°C
dengan
pengadukan.
± 2°C dan daya 90% dari kekuatan
campuran
B
maksimal.
dilakukan
campuran A pelan-pelan pada suhu suhu
penyaringan kemudian filtrat dikumpulkan,
70°C sambil diaduk. Setelah homogen,
diuapkan, dan dikeringkan sama seperti
campuran dibiarkan mencapai suhu kamar
pada
sambil terus diaduk.
perbandingan
1:6
Selanjutnya,
prosedur
A
sedangkan
ampas
Sampel
berikut:
Tabir
filtrat
mula-mula
seperti
pada
Surya
ditimbang
pada
Tabel
campuran
dimasukkan
A
1
dan
Selanjutnya,
ke
dalam
diekstraksi kembali dengan etil asetat
dingin beberapa kali sampai diperoleh
filtrat
yang
tidak
berwarna.
Ampas
dikeringkan dan diekstraksi dengan pelarut
Analisis Faktor Perlindungan Matahari (FPM) dari Sediaan Tabir Surya secara
Spektrofotometri dengan Metode Kuadrat Terkecil Sebagian Jack-Knife
(Dion Notario Dkk)
5
Online Journal of Natural Science Vol 6(1) :1 – 10
Maret 2017
Tabel 1. Formula Sampel Tabir Surya
Simulasi
Bahan
Jumlah (%b/b)
Ekstrak
10
Akuades
70,5
Metil paraben
0,025
Tween 80
7,5
Minyak zaitun
2
Spermaseti
5
Gliserin
5
ISSN-p: 2338-0950
ISSN-e : 2541-1969
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengukuran
nilai
FPM
dengan
metode Mansur perlu diverifikasi untuk
mengetahui seberapa dekat nilai-nilai FPM
hasil prediksi dengan nilai-nilai yang
tertera
pada
label.
Oleh
karena
itu,
dilakukan beberapa seri percobaan untuk
penentuan FPM dengan metode Mansur.
Penentuan Nilai FPM Sampel Uji
Dalam penelitian ini, dilakukan empat seri
Sebanyak 100 mg sampel dilarutkan dalam
percobaan
25 mL etanol 96% dengan bantuan
beberapa konsentrasi yaitu 2; 0,8; 0,4; dan
gelombang ultrasonik selama 5 menit pada
0,2 mg/mL.
penentuan
FPM
dengan
suhu kamar. Larutan dipindahkan secara
Berdasarkan hasil pengukuran nilai
kuantitatif ke dalam labu takar 50 mL
FPM yang dilakukan terhadap beberapa
kemudian ditambahkan etanol 96% sampai
sediaan
tanda
larutan
diketahui bahwa pada konsentrasi larutan
dipindahkan dengan seksama ke dalam labu
sampel sebesar 2 mg/mL, hasil prediksi
takar 10 mL kemudian diencerkan dengan
FPM sangat berbeda jauh dengan nilai FPM
etanol 96% sampai tanda kalibrasi. Larutan
pada
ini disaring dan diukur absorbansinya pada
(Gambar 1 A). Pada konsentrasi 0,8 mg/mL
panjang gelombang 290 – 320 nm dengan
ada tiga hasil prediksi FPM pada sediaan
interval 5 nm.
tabir surya komersial yang mendekati nilai
Analisis Statistik
yang tertera pada label yaitu sediaan
Nilai FPM dengan metode Mansur dihitung
dengan FPM 15, 21, dan 24 (Gambar 1 B).
dengan
persamaan
Pada konsentrasi 0,4 mg/mL hanya ada satu
Mansur pada MS Excel 2016, plot FPM
hasil prediksi FPM yang mendekati nilai
label dan hasil prediksi dibuat dengan
yang tertera pada label yaitu sediaan
perangkat lunak R, kalkulasi KTS jack-
dengan FPM 35 (Gambar 1 C) sedangkan
knife dikalkulasi menggunakan perangkat
pada konsentrasi 0,2 mg/mL nilai FPM
lunak R dengan paket pls (Bjørn-Helge
hasil prediksi sangat jauh dari nilai yang
Mevik, 2015).
tertera pada label (Gambar 1 D).
kalibrasi.
Satu
mengaplikasikan
mL
tabir
label,
surya
bahkan
komersial,
cenderung
dapat
sama
Analisis Faktor Perlindungan Matahari (FPM) dari Sediaan Tabir Surya secara
Spektrofotometri dengan Metode Kuadrat Terkecil Sebagian Jack-Knife
(Dion Notario Dkk)
6
Online Journal of Natural Science Vol 6(1) :1 – 10
Maret 2017
Pola sebaran data pada Gambar 1 A
menunjukkan
bahwa
metode
ISSN-p: 2338-0950
ISSN-e : 2541-1969
Pemodelan
Mansur
dengan
kuadrat
persamaan
regresi
terkecil
sebagian
memiliki kesalahan yang cukup besar
menghasilkan nilai-nilai prediksi yang jauh
dalam memprediksi nilai FPM pada sediaan
lebih baik dibandingkan dengan persamaan
tabir surya pada rentang 15 – 35. Pada saat
Mansur. Kedekatan antara FPM hasil
konsentrasi sampel dibuat lebih encer yaitu
prediksi dengan nilai yang tertera pada
0,8 mg/mL (Gambar 1 B), metode Mansur
label dapat dilihat pada Gambar 2 yang
mampu memprediksi sediaan tabir surya
merupakan
dengan baik pada sediaan dengan nilai
percobaan yang dilakukan di mana semua
FPM sekitar 15 dan 25. Di lain pihak, pada
variabel independen (x1 – x7) memiliki nilai
konsentrasi kecil yaitu pada 0,4 dan 0,2
signifikansi yang tinggi (p < 0,05).
model
terbaik
dari
seri
mg/mL nilai FPM hasil prediksi jauh
berbeda dengan nilai yang tertera pada
label, tetapi menunjukkan hubungan yang
linear meskipun didapati satu pencilan pada
kelompok data hasil eksperimen (Gambar 1
C dan D). Oleh karena itu, dengan
menggunakan
data-data
larutan
D,
dikembangkan suatu model prediksi yang
baru
dengan
memanfaatkan
regresi
Gambar 2. Plot FPM Label vs Hasil Prediksi
pada Sediaan Tabir Surya
Komersial
yang
Dikalkulasi
dengan Kuadrat Terkecil Sebagian
multivariat yaitu KTS jack-knife.
Analisis Faktor Perlindungan Matahari (FPM) dari Sediaan Tabir Surya secara
Spektrofotometri dengan Metode Kuadrat Terkecil Sebagian Jack-Knife
(Dion Notario Dkk)
7
Online Journal of Natural Science Vol 6(1) :1 – 10
Maret 2017
dengan jumlah komponen sebesar
satu. Konsentrasi larutan sampel
sebesar 0,2 mg/mL
diperoleh nilai FPM ekstrak andong merah
adalah sebesar 6,71 ± 3,15.
Berdasarkan penelitian ini, dapat
Dalam model ini, dipilih jumlah komponen
diketahui bahwa teknik KTS jack-knife
yang menghasilkan nilai RMSECV (root
dapat digunakan sebagai alternatif dalam
mean square error of cross validation)
memodelkan hubungan antara nilai FPM
paling kecil yaitu satu sehingga kesalahan
prediksi
persamaan
koefisien
menjadi
yang
minimal.
dihasilkan
korelasi
yang
dengan absorbansi larutan sampel yang
Model
diukur secara
memiliki
cukup
yang digunakan
prediksi dengan kesalahan yang lebih kecil
dibandingkan
Nilai kesalahan prediksi relatif cukup besar
dengan
metode
Mansur.
Lebih jauh lagi, model matematik yang
apabila dibandingkan dengan kesalahan
diperoleh
acak (replikasi) sehingga dalam penentuan
dapat
dimanfaatkan
untuk
melakukan penapisan kandidat bahan aktif
nilai FPM, nilai kesalahan prediksi selalu
perhitungan
Model
terbukti mampu menghasilkan nilai-nilai
kesalahan prediksi sebesar 3,15 (Tabel 2).
dalam
spektrofotometri.
persamaan matematik
tinggi
sebesar 0,916 dengan akar kuadrat rata-rata
diikutsertakan
ISSN-p: 2338-0950
ISSN-e : 2541-1969
tabir
dan
surya.
Dengan
demikian
dapat
disimpulkan bahwa analisis nilai FPM yang
dituliskan dalam hasil akhir (Tabel 3).
dilakukan dengan metode spektrofotometri
Model persamaan yang diperoleh dengan
dan KTS jack-knife memiliki akurasi nilai
metode KTS jack-knife digunakan untuk
prediksi yang lebih tinggi daripada metode
mengesimasi nilai FPM dari beberapa
Mansur dan dapat diaplikasikan dalam
sampel botani antara lain kulit batang
penapisan bahan aktif alami tabir surya.
faloak, kangkung, dan andong merah.
UCAPAN TERIMAKASIH
Penulis
menghaturkan
Berdasarkan hasil pengukuran nilai FPM
masing-masing sampel dapat disimpulkan
banyak
terimakasih kepada Lembaga Penelitian
bahwa ekstrak etanolik daun andong merah
dan Pengabdian Masyarakat Universitas
mempunyai potensi yang paling besar
Ma Chung atas bantuan dana penelitian
sebagai bahan aktif tabir surya (Tabel 3)
serta
sehingga ekstrak andong merah memiliki
kepada
Program
Studi
Farmasi
Universitas Ma Chung atas penyediaan
potensi untuk diproses lebih lanjut menjadi
fasilitas laboratorium selama penelitian
sediaan tabir surya. Ekstrak tanaman yang
berlangsung.
lain memiliki nilai FPM yang relatif kecil
sehingga tidak diproses lebih lanjut. Setelah
diformulasikan
dalam
bentuk
krim,
Analisis Faktor Perlindungan Matahari (FPM) dari Sediaan Tabir Surya secara
Spektrofotometri dengan Metode Kuadrat Terkecil Sebagian Jack-Knife
(Dion Notario Dkk)
8
Online Journal of Natural Science Vol 6(1) :1 – 10
Maret 2017
ISSN-p: 2338-0950
ISSN-e : 2541-1969
Tabel 2. Perhitungan koefisien masing-masing variabel independen
Variabel
Estimasi
SE
df
t-hitung
P
Kode Signifikansi
x1
2,84044
0,31859 8
8,9156
1,99 × 10-5
***
-5
x2
3,00376
0,32847 8
9,1446
1,65 × 10
***
-5
x3
3,08288
0,34211 8
9,0113
1,84 × 10
***
-5
x4
3,20945
0,33606 8
9,5503
1,20 × 10
***
-5
x5
3,28754
0,36146 8
9,0952
1,72 × 10
***
-5
x6
3,07403
0,37047 8
8,2978
3,35 × 10
***
-4
x7
2,39424
0,38205 8
6,2669
2,41 × 10
***
Kode Signifikansi: 0 '***'; 0,001 '**'; 0,01 '*'; 0,05 '.' ;0,1 ' ' 1; nilai r = 0,916; RMSECV
(root mean square error of cross validation) = 3,15; x1 = A290; x2 = A295; x3 = A300; x4 =
A305; x5 = A310; x6 = A315; x7 = A320.
Tabel 3. Penentuan nilai FPM beberapa sampel tanaman
Sampel
FPM*
Ekstrak etanolik kulit batang faloak (prosedur A)
4,54 ± 3,15
Fraksi etil asetat kulit batang faloak (prosedur A)
9,49 ± 3,16
Ekstrak etanolik kulit batang faloak (prosedur B)
6,81 ± 3,15
Ekstrak etanolik kangkung (prosedur A)
8,00 ± 3,16
Ekstrak etanolik andong merah (prosedur A)
14,86 ± 3,15
Krim ekstrak etanolik andong merah
6,71 ± 3,15
*FPM = rerata ± Δy, FPM dihitung dengan metode kuadrat terkecil sebagian, Δy merupakan
perambatan kesalahan yang dihitung dari kesalahan prediksi (RMSECV) dan kesalahan acak
(simpangan baku dari tiga kali pengukuran, σ); Δy = (RMSECV2 + σ2)0,5
Film Model. J. Cosmet. Sci. 53, 11–
26.
DAFTAR PUSTAKA
Bjørn-Helge Mevik, R.W. and K.H.L.,
2015. pls: Partial Least Squares and
Principal Component Regression. R
package
version
2.5-0.
https://CRAN.Rproject.org/package=pls.
Ismartini, P., Sunaryo, S., 2010. The
Jackknife Interval Estimation of
Parametersin Partial Least Squares
Regression Modelfor Poverty Data
Analysis. IPTEK 21, 1–7.
Chauvet, C., Paparis, E., Coiffard, L., 2012.
UV Filters , Ingredients with a
Recognized Anti-Inflammatory Effect.
PlosOne 7, 2–7.
ISO, 2010. Cosmetics - Sun Protection Test
Methods - In Vivo Determination of
The Sun Protection Factor (SPF) (ISO
24444:2010). UK.
Diffey, B.L., Robson, J., 1989. A New
Substrate to Measure Sunscreen
Protection Factors Throughout the
Ultraviolet Spectrum. J. Soc. Cosmet.
Chem. 40, 127–133.
Mansur,
M.C.P.P.R.,
Leitão,
S.G.,
Cerqueira-Coutinho, C., Vermelho,
A.B., Silva, R.S., Presgrave, O.A.F.,
Leitão, Á.A.C., Leitão, G.G., RicciJúnior, E., Santos, E.P., 2016. In vitro
and in vivo evaluation of Efficacy and
Safety
of
Photoprotective
Formulations Containing Antioxidant
Extracts. Rev. Bras. Farmacogn. 26,
Herzog, B., 2002. Prediction of Sun
Protection Factors by Calculation of
Transmissions with a Calibrated Step
Analisis Faktor Perlindungan Matahari (FPM) dari Sediaan Tabir Surya secara
Spektrofotometri dengan Metode Kuadrat Terkecil Sebagian Jack-Knife
(Dion Notario Dkk)
9
Online Journal of Natural Science Vol 6(1) :1 – 10
Maret 2017
ISSN-p: 2338-0950
ISSN-e : 2541-1969
In Vivo and In Vitro Testing of
Sunscreening Formulas. Photochem.
Photobiol. 29, 559–566.
251–258.
Mishra, A., Mishra, A., Chattopadhyay, P.,
2012. Assessment of In Vitro Sun
Protection Factor of Calendula
Officinalis L. (Asteraceae) Essential
Oil Formulation. J. Young Pharm. 4,
17–21.
Wold, S., Ruhe, A., Wold, H., Dunn III,
W.J., 1984. The Collinearity Problem
in Linear Regression. The Partial
Least Squares (PLS) Approach to
Generalized Inverses. SIAM J. Sci.
Stat. Comput. 5, 735–743.
Sayre, R.M., Agin, P.P., LeVee, G.J.,
Marlowe, E., 1979. A Comparison of
Analisis Faktor Perlindungan Matahari (FPM) dari Sediaan Tabir Surya secara
Spektrofotometri dengan Metode Kuadrat Terkecil Sebagian Jack-Knife
(Dion Notario Dkk)
10