MAKALAH ANALISIS KEHALALAN OBAT, MAKANAN DAN KOSMETIK

“Analysis of Lard in Cream Cosmetics Formulations

Using FT-IR Spectroscopy and Chemometrics”

Kelompok 3 C

Noni Tri Utami (1112102000056)

Hary abdul rahman (1112102000060)

Khoirun Nisak (1112102000069)

PROGRAM STUDI FARMASI

FAKULTAS KEDOKTERAN DAN ILMU KESEHATAN

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH

JAKARTA

2015

1

BAB I

PENDAHULUAN

Perkembangan penggunaan kosmetik saat ini meningkat cepat. Paparan

formulasi kosmetik biasanya pada penggunaan topikal, seperti krim dan lotion.

Beberapa pertimbangan yang diperlukan mengenai persiapan sampel dengan

menjamin kesesuaian dan keamanan kosmetik, karena kosmetik yang

penggunaannya hampir terus-menerus kontak dengan kulit.

Lemak babi (LD) yang diperoleh dari jaringan lemak babi umumnya

digunakan sebagai agen peningkat viskositas. Berdasarkan Food and Drug

Administration (FDA) LD sebagai salah satu zat yang aman. Namun, produk

kosmetik yang mengandung LD dilarang penggunaannya pada beberapa agama,

seperti islam. Untuk pembatasan paparan terhadap LD, pengembangan metode

analisis yang cepat yaitu menggunakan spektroskopi Fourier Transform Infrared

(FTIR).

Pada bidang analitis, spektroskopi FT-IR merupakan pilihan yang efektif.

Karena menggunakan teknik nondestruktif, cepat, sensitif dan mudah dalam

penyiapan sampel serta dapat dianggap sebagai teknik analisis ‘green’ karena

hanya menggunakan sedikit bahan kimia sebagai reagen dan pelarut. Penanganan

sampel FTIR yg mudah dengan perangkat horizontal attenuated total reflectance

(HATR) digunakan untuk analisis lemak dan minyak.

Hampir semua penelitian yang dilakukan sebelumnya didasarkan pada

produk makanan atau makanan. Dalam ilmu kosmetik, spektroskopi FTIR telah

digunakan untuk mengukur parameter diffusional dalam membran dan untuk

mempelajari permukaan serat rambut. Berdasarkan studi literatur, tidak terdapat

laporan terkait penggunaan spektroskopi FT-IR untuk analisis LD dalam

formulasi krim. Oleh karena itu, tujuan dari penelitian ini adalah untuk

mengembangkan spektroskopi FT-IR dikombinasikan dengan kemometrika

Partial Least Square (PLS) dan analisis diskriminan (DA) untuk kuantifikasi dan

klasifikasi LD dalam formulasi krim.

2

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Spektroskopi FTIR adalah teknik pengukuran untuk mengumpulkan

spektrum inframerah. Energi yang diserap sampel pada berbagai

frekuensi sinar inframerah direkam, kemudian diteruskan ke

interferometer. Sinar pengukuran sampel diubah menjadi interferogram.

Perhitungan secara matematika Fourier Transform untuk sinyal tersebut

akan menghasilkan spekrum yang identik pada spektroskopi inframerah.

Gambar 0.2: Prinsip Kerja FTIR

FTIR terdiri dari 5 bagian utama, yaitu ( Griffiths,1975):

a. Sumber sinar, yang terbuat dari filamen Nerst atau

globar yang dipanaskan menggunakan listrik hingga

temperatur 1000-1800 0C.

b. Beam splitter, berupa material transparan dengan

indeks relatif, sehingga menghasilkan 50% radiasi akan

direfleksikan dan 50% radiasi akan diteruskan.

c. Interferometer, merupakan bagian utama dari FTIR yang

berfungsi untuk membentuk interferogram yang akan

diteruskan menuju detektor.

d. Daerah cuplikan, dimana berkas acuan dan cuplikan masuk

ke dalam daerah cuplikan dan masing-masing menembus sel

acuan dan cuplikan secara bersesuaian.

e. Detektor, Merupakan piranti yang mengukur energi pancaran

3

yang lewat akibat panas yang dihasilkan. Detektor yang

sering digunakan adalah termokopel dan balometer.

Mekanisme yang terjadi pada alat FTIR dapat dijelaskan sebagai berikut.

Sinar yang datang dari sumber sinar akan diteruskan, dan kemudian akan

dipecah oleh pemecah sinar menjadi dua bagian sinar yang saling tegak

lurus. Sinar ini kemudian dipantulkan oleh dua cermin yaitu cermin diam dan

cermin bergerak. Sinar hasil pantulan kedua cermin akan dipantulkan kembali

menuju pemecah sinar untuk saling berinteraksi.

Dari pemecah sinar, sebagian sinar akan diarahkan menuju cuplikan dan

sebagian menuju sumber. Gerakan cermin yang maju mundur akan

menyebabkan sinar yang sampai pada detektor akan berfluktuasi. Sinar

akan saling menguatkan ketika kedua cermin memiliki jarak yang sama

terhadap detektor, dan akan saling melemahkan jika kedua cermin memiliki

jarak yang berbeda. Fluktuasi sinar yang sampai pada detektor ini akan

menghasilkan sinyal pada detektor yang disebut interferogram. Interferogram

ini akan diubah menjadi spektra IR dengan bantuan computer berdasarkan

operasi matematika. (Tahid,1994).

2.1 Horizontal ATR

Peralatan ATR bekerja dengan cara mengukur perubahan yang terjadi

dalam proses pemantulan sinar inframerah ketika sinar datang menuju sampel.

Sinar inframerah akan menuju kristal yang padat dengan indeks bias tinggi

pada sudut tertentu. Refleksi internal ini akan menghasilkan gelombang

evanescent yang terbentuk tipis dibawah permukaaan kristal menuju sampel

yang berada di permukaan kristal. Gelombang ini hanya menonjol sedikit

dibawah permukaan Kristal dan di atas sampel sehingga menghasilkan kontak

yang bagus antara sampel dengan permukaan kristal. Pada bagian dimana sampel

menyerap spektrum inframerah, gelombang evanescent akan dilemahkan atau

diubah. Energi yang diubah dari gelombang ini akan dikembalikan pada sinar

inframerah yang akan keluar dari kristal dan kemudian diteruskan menuju

detektor. Setelah itu, energi akan diubah menjadi spektra inframerah. Proses

4

yang terjadi pada ATR dapat dilihat pada gambar (www.perkinelmer.com)

Kontal sampel dengan

gelombang evanescent

Menuju detector

Sinar inframerah Kristal ATR

Gambar: Prinsip kerja Horizontal ATR

Pada pengukuran untuk sampel berbentuk cairan, sebelumnya kristal

ATR harus dibersihkan terlebih dahulu. Setelah background dari inframerah

diperoleh, sampel diteteskan secara merata pada permukaan kristal (gambar.2.4).

Seluruh permukaan kristal harus tertutup dengan rata oleh sampel. Hal ini sangat

penting jika pengukuran dilakukan untuk analisa kualitatif dan kuantitatif.

Teknik horizontal ATR sering digunakan sebagai cara analisa

kunatitatif karena proses kemudahan dalam proses pengerjaannya.

Gambar: Sel horizontal ATR

2.2 Kemometrik

Kemometrik adalah seni mengekstraksi informasi kimia dari data yang

dihasilkan oleh suatu percobaan kimia (Wold, 1995). Kemometrik

menyediakan teknik untuk mengurangi data berukuran besar yang diperoleh dari

instrument seperti spektrofotometer. Selanjutnya model ini dapat digunakan untuk

menduga contoh yang tidak diketahui. Kalibrasi multivariant merupakan salah

5

stau bentuk teknik analisis kemometrik yang dapat digunakan untuk menentukan

campuran dari beberapa senyawa.

PLS meruoakan salah satu tekik kalibrasi multivariant yang sangat luas

digunakan dalam analisis kuantitatif data spektroskopi dan elektrokimia. PLS

digunakan untuk menduga serangkaian peubah dependen dari peubah independen

(penduga) yang jumlahnya sangat banyak, memiliki struktur sistematik linear atau

nonlinear, dengan atau tanpa sata yang hilang, dan memiliki kolinearitas yang

tinggi. Inti dari PLS adalah untuk menghitung nilai (score) dari matriks X dan Y

dan untuk membuat model regresi antara nilai-nilai tersebut.

2.3 Analisis Diskriminan

Analisis diskriminan merupakan salah satu metode statistika yang

bertujuan untuk mengkategorikan suatu objek ke dalam dua atau lebih kelompok

berdasarkan pada sejumlah variabel bebas

6

BAB III

METODOLOGI

2.1 Bahan dan Metode

2.1. 1 Penyiapan lemak babi

Proses rendering dilakukan pada suhu 90-100oC selama 2 jam

dalam oven. Lemak yang mencair disaring menggunakan kain

yang dilipat tiga, lalu dikeringkan dengan anhidrat Na2SO3 dan

disentrifugasi pada 3000 rpm selama 20 menit. Lapisan lemak

didekantasi, lalu dikocok dengan kuat dan disentrifugasi lagi

sebelum disaring melalui kertas saring Whatman. Lemak hasil

saringan disimpan dalam wadah tertutup rapat dalam lemari es.

2.1. 2 Penyiapan VCO

Dibuat dari kelapa segar yang matang, lalu diparut untuk

mendapatkan ampas nyadan diperas menggunakan kain dan

ditambahkan air untuk mendapatkan santannya. Santan yang tersisa

didiamkan selama 1 jam untuk memisahkan krim dari skim

tersebut. krimnya diaduk dan dibiarkan selama 5 jam untuk

mendapatkan lapisan minyak antara ampas dan air.

2.1. 3 Penentuan kadar iodin dan asam lemak

Kadar iodium ditentukan menurut AOCS emnggunkan metode 1d-

92. Kompisisi asam lemak dan VCO ditentukan sesuai prosedur

seperti yang dilaporkan oleh Rohman dan Che Man.

2.1. 4 Penyiapan model kalibrasi

Model kalibrasi disiapkan menggunakan algoritma PLS. Dalam

membuat kurva kalibrasi, 10 sample lemak babi dicampur dengan

VCO pada kisaran 0-50 % v/v dalam kloroform

2.1. 5 Penyiapan formulasi krim kosmetik untuk validasi sample

7

Untuk prediksi atau validasi sample, 10 laboratorium menyiapkan

sample krim dengan konsentrasi lemak babi yang telah ditentukan.

Formulasi krim yang dipakai adalah :

Asam stearat (3,0% b / b);

LD atau VCO serta campuran keduanya (50,0 w / w);

lanolin (4.0% b / b);

air suling (39,5% b / b);

setil alkohol (1,0% b / b);

trietanolamin (2,5% b / b)

caranya : bahan-bahan ditimbang dengan neraca analitik, lalu

disiapkan fase air (triethanolamine dan air) yang dipanaskan pada

suhu 70oC, siapkan fase minyak (setil alkohol, asam stearat,

lanolin, dan campuran lemak babi + VCO) yang dipanaskan pad

suhu 70oC. Fase minyak dituangkan dalam fase air dan diaduk

dengan magnetic stirrer sampai suhu mencapai suhu lingkungan

(30 menit). Krim yang diperoleh kemudian diekstraksi cair-cair

untuk mengekstrak lemak dari formulasi krim.

2.1. 6 Ekstraksi lemak

20 g sample ditambahkan HCl pekat 2 ml dan air 18 ml lalu

dikocok. Filtrat yang didapat dimasukkan kedalam corong pemisah

dan diekstraksi menggunkan 2 x 15 ml klororform. Ekstrak

kloroform digabungkan dan dikeringkan dengan rotavapor pada

suhu 40C. Ekstrak lemak yang terkonsentrasi secara kuantitatif

dipindahkan ke dalam vial dan di ad sampai 25.0 ml dengan

kloroform. Konsentrasi lemak babi akan lebih lanjut ditentukan

oleh spektrofotometer FT-IR.

2.1. 7 Analisis diskriminan

Terdapat sepuluh laboratorium yang menyiapkan krim kosmetik

dengan atau tanpa lemak babi dalam formulasi mereka, yang

digunakan sebagai standar dalam DA. Krim yang mengandung

8

lemak babi ditandai “dengan lemak babi” sementara untuk krim

yang bebas dari lemak babi ditandai “tanpa lemak babi”. Selain itu,

model yang dikembangkan analisis diskriminan digunakan untuk

mengklasifikasikan sample krim komersial yang ditambahkan

beberapa lemak babi.

2.1. 8 Analisis instrumental

Spektrometer FT-IR Nicolet 6700 (Thermo Nicolet Corp.,

Madison, WI) dilengkapi dengan detektor deuterated triglycine

sulphate (DTGS) dan terhubung ke perangkat lunak sistem operasi

OMNIC (Version 7.0 Thermo Nicolet) digunakan selama akuisisi

spektrum FT-IR. Spektrum FT-IR diatur pada daerah frekuensi

4000-650 cm-1. dengan 32 scan pada resolusi 4 cm-1 . Semua

spektrum dikurangi dengan background spekrtum udara, dimana

setelah setiap proses scan, referensi baru background spektrum

udara diambil. Spektrum ini dicatat sebagai nilai absorbansi pada

setiap titik data triplet. Spektrum normal sample FT-IR menjadi

pusat data sebelum digunakan untuk PLS dan DA.

2.1. 9 Kemometrika

Analisis kemometrika, termasuk kuantifikasi menggunakan PLS

dan klasifikasi menggunakan DA dari lemak babi dalam krim

kosmetik dilakukan dengan menggunakan software TQ

AnalystTM. PLS kalibrasi dinilai menggunakan root mean standard

error of calibration (RMSEC) dan koefisien determinasi (R2).

Model PLS kemudian divalidasi silang menggunakan teknik

“leave-one-out”.

Root mean standard error of prediction (RMSEP) dan nilai-nilai R2

digunakan sebagai kriteria penilaian model PLS untuk

memprediksi level dari lemak babi dalam proses validasi atau set

data prediksi.

9

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada analisis kali ini digunakan FTIR yang digunakan sebagai instrumen

untuk menganalisis adanya lemak babi pada sediaan krim dengan menggunakan

metode PLS sebagai analisis kuantitatif nya dan DA sebagai analisis kualitatifnya.

Dapat dilihat bila dalam analisis tersebut penulis memakai spektrum 4000-650

cm-1. Dalam analisis kali ini dipakai dua buah sampel minyak, yaitu lemak babi

dan VCO. Pada pembacaan absorban terhadap frequensi terlihat kemirian bentuk

spektrum yang dihasilkan lemak babi dan VCO. Berikut adalah tabel absorban

pada gugus fungsional dari lard (lemak babi) dan VCO.

Yang perlu mendapat perhatian disini adalah pada frekuensi 3007 cm-1

dimana pada frequensi sekian lemak babi memiliki serapan karena lemak babi

yang memliki gugus C-H vinylic yang mengandung jumlah iodin yang lebih

tinggi sehingga terbaca lemak babi memiliki rantai cis C=H yang meregang.

Selain itu lemak babi mengandung asam lemak tak jenuh yang tinggi. Pada

serapan peak 1117 cm-1 dan ada 1098 cm-1 juga mengalami overlapping

sehingga terdapa dua puncak yang spesifik menunjukan adanya lemak babi.

Terlihat pada gambar di bawah.

10

Kuantifikasi lemak babi dalam krim kosmetik

Kuantifikasi lemak babi dalam campuran VCO dalam krim kosmetik

ditunjukan dengan kalibrasi multivarian PLSyang mengkombinasikan dua macam

frekuensi yaitu 3220-2995 cm-1 dan frekuensi 1200-1000 cm-1. Frekuensi ini

dipilih karena nilai linieritas yang tinggi dan standar akar rata-rata error yang

rendah. Keuntungan utama dari sistem PLS ini yaitu kemampuan untuk

mengembangkan antara spektrum FTIR dan analit, bahkan ketika perbedaan tidak

terlihat di data spektrum FTIR. Jadi intinya adalah kita mengetahui berapa

konsentrasi yang asli dan melihat hasil prediksi konsentrasi oleh FTIR.

Perbedaanya adalah yang satu memakai sistem PLS sedangkan yang satu lagi

tidak.

Bisa dilihat yang menggunakan sistem kalibrasi PLS. Fig 3

11

Bisa dilihat juga yang tidak memakai sistem PLS. Fig 4

Pada sistem PLS ini memakai sistem leave-one-out yang artinya pada

sistem PLS menambahkan satu data lagi pada beberapa frekuensi tertentu yang

berfungsi agar menambah linieritas dan akurasi dari analisa kuantitatif

menggunakan FTIR. Pada teknik analisa ini kita harus menghitung nilai PRESS

dari PCs yang berbeda atau dari faktor yang berbeda. Nilai PRESS dihitung

berdasarkan prediksi kesalahan dalam kurva kalibrasi standar.

Analisis kualitatif dari lemak babi pada krim kosmetik

Pada analisis kali ini terdapat analisis kualitatif dan kuantitatif. Analisis

kualitatifnya dengan menggunakan DA (diskriminan analisis). Prinsip dari

analisis kualitatif ini yaitu dengan menghitung jarak sampel dari satu sama lain

12

yang terpisah oleh jarak mahalanobis. Frekensi yang digunakan untuk analisis DA

yaitu 3220-2995 cm-1 dan frekuensi 1200-1000 cm-1. Langkah pertama yang

dilakukan yaitu menyiapkan sampel yang mengandung lemak babi dan yang tidak

mengandung lemak babi. Selanjutnya memplotkannya dengan plot Cooman

dengan 9 PCs. Nanti akan terbentuk jarak mahalanobis antara mereka dimana

sumbu y adalah yang tidak mengandung lard, sedangkan sumbu x yang

mengandung lard. Pada akhirnya setelah mendapatkan plot Cooman dan jarak

mahalanobis kita akan dengan mudah menganalisis suatu krim yang diduga

mengandung lemak babi atau tidak dengan analisis diskriminan ini. Jika nantinya

sampel lebih dekat dan menyentuh daerah lard maka positif mengandung lemak

babi. Terlihat seperti pada gambar.

13

BAB V

KESIMPULAN

Dari analisis diatas dapat disimpulkan bahwa spektroskopi FTIR

menggunakan HATR dan kemometrik dengan menggunakan PLS dan DA bisa

digunakan untuk menganalisis lemak babi pada krim kosmetik. Waktu yang

singkat, penggunaan pelarut dan reagen kimia yang sedikit merupakan

keuntungan menggunakan metode analisis ini sehingga dapat dikatakan bahwa

analisis ini adalah teknik analisis hijau.

14